一種液流電池中單電池的電極框結(jié)構(gòu)及單電池及電堆的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種液流電池的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種液流電池中單電池的電極框結(jié)構(gòu)及單電池及電堆。
【背景技術(shù)】
[0002]液流電池(flow redox battery或redox flow battery)是一種新型的大型電化學(xué)儲能電池，它不同于通常使用固體材料電極或氣體電極的電池，其活性物質(zhì)是流動的電解質(zhì)溶液，正負(fù)極電解液分開各自循環(huán)，其最顯著特點(diǎn)是規(guī)模化蓄電且功率與容量可獨(dú)立設(shè)計。液流電池是一種高性能蓄電池，具有容量高、使用領(lǐng)域(環(huán)境)廣、循環(huán)使用壽命長等特點(diǎn)。在廣泛利用可再生能源的呼聲高漲形勢下，液流電池作為一種儲能產(chǎn)品將迎來一個快速發(fā)展的時期。
[0003]液流電池電堆模塊由蓋板、端板、集流體、單元電池、集流體、端板、蓋板依次組合而成，單元電池為其核心單元，是電池的功率組件；液流框是單元電池的關(guān)鍵部件，是電化學(xué)活性物質(zhì)電化學(xué)反應(yīng)的場所，是解決電池內(nèi)密封的關(guān)鍵部件，因此液流框組件、單元電池對于液流電池電堆具有重要的結(jié)構(gòu)和功能意義。目前常見的單元電池設(shè)計，中國專利文獻(xiàn)(公開號:CN101651220)公開了發(fā)明專利《一種高度密封的液流電池》，提供了一種液流電池單元電池設(shè)計方案。中國專利文獻(xiàn)(公開號:CN101651220)公開了發(fā)明專利《一種高度密封的液流電池》，提供了一種液流電池單元電池設(shè)計方案，但其采用高分子材料粘結(jié)密封，在電堆長時間運(yùn)行過程中，高分子材料易老化致使電堆出現(xiàn)漏液問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提出一種液流電池中單電池的電極框結(jié)構(gòu)及單電池及電堆，以解決現(xiàn)有電池在電堆長時間運(yùn)行過程中，高分子材料易老化致使電堆出現(xiàn)漏液的問題。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種液流電池中單電池的電極框結(jié)構(gòu)，所述電極框包括電極框板、雙極板、電極材料和密封條，所述密封條包括雙極板密封條和電極框密封條，其中，
[0007]所述雙極板和所述電極框板之間通過密封方式結(jié)合，所述電極框結(jié)構(gòu)按照電極材料-雙極板密封條-雙極板-雙極板密封條-密封條-電極框密封條-電極框板-電極框密封條-電極材料的順序組合而成。
[0008]上述單電池的電極框結(jié)構(gòu)，其中，所述電極材料的材質(zhì)可以為碳?xì)帧⑹珰?、納米碳纖維或者其他復(fù)合材料；所述電極框板的材質(zhì)為PP、PE、PVC、PVDF或其他高分子材料。
[0009]上述單電池的電極框結(jié)構(gòu)，其中，所述電極框?yàn)榫匦谓Y(jié)構(gòu)，所述電極框上分布有進(jìn)液口、出液口和流道，進(jìn)液口和出液口分布于所述電極框的對角位置處，流道位于進(jìn)液口和出液口所在的所述電極框的兩邊。
[0010]上述單電池的電極框結(jié)構(gòu)，其中，密封條的材料為硅橡膠、氟橡膠、三元乙丙膠或者其他具體密封性和彈性的材料；所述雙極板的材質(zhì)為導(dǎo)電塑料板、納米碳纖維或其他復(fù)合材料。
[0011]一種單電池，其中，
[0012]所述單電池由所述電極框和膜框組合而成，所述電極框與所述膜框組成液流框組件；
[0013]所述膜框由膜板、膜和密封條組成，所述膜框按照膜板-膜-密封條-膜板的順序組合而成。
[0014]上述單電池，其中，所述膜為離子膜，所述膜和所述膜板之間通過上述密封方式結(jié)入口 ο
[0015]上述單電池，其中，所述膜框?yàn)榫匦谓Y(jié)構(gòu)，所述膜框上分布有進(jìn)液口和出液口，進(jìn)液口和出液口分布于所述膜框的對角位置處。
[0016]一種電堆組件，其中，
[0017]所述電堆組件包括蓋板、端板、集流板、分流板和半堆組成，半堆個數(shù)N(1 ^ N ^ 8)，所述半堆由M(1 ^ M ^ 40)個單電池組成；
[0018]所述電堆結(jié)構(gòu)按照蓋板-端板-集流板-若干單電池-集流板-分流板-集流板-若干單電池-集流板-端板-蓋板的順序組合而成，并且兩端的所述蓋板通過緊固件進(jìn)行機(jī)械緊固。
[0019]上述電堆，其中，所述蓋板、所述端板和所述分流板的材料為環(huán)氧樹脂類高分子材料或合金類金屬材料。
[0020]上述電堆，其中，所述集流板的材料為銅、銀、鋁等金屬材料或?qū)щ姼叻肿硬牧稀?br>[0021]本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)，產(chǎn)生的積極效果是:
[0022]本發(fā)明中的電極框組件包括膜框與電極框，采用密封條或卡扣或兩者結(jié)合方式密封，膜框結(jié)構(gòu)在裝配過程中對離子膜的物理結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性起到了很大的改善作用，且便于電堆裝配，提高了電堆模塊的穩(wěn)定性；膜框與電極框一體化設(shè)計優(yōu)化了流場分布、減小了膜與電極之間的接觸電阻，提高了電池效率。電堆由N個半堆組成，可提高單堆的功率、有效的保證主管路電解液的分配均一性，對于電堆的裝配起到半堆預(yù)裝和預(yù)檢的效果，方便電堆的維護(hù)。
【附圖說明】
[0023]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0024]圖1為本發(fā)明的一種液流電池中單電池的電極框結(jié)構(gòu)及單電池及電堆中電極框的爆炸圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的一種液流電池中單電池的電極框結(jié)構(gòu)及單電池及電堆中膜框的爆炸圖；
[0026]圖3為本發(fā)明的一種液流電池中單電池的電極框結(jié)構(gòu)及單電池及電堆中單電池的爆炸圖；
[0027]圖4為本發(fā)明的一種液流電池中單電池的電極框結(jié)構(gòu)及單電池及電堆中的電堆結(jié)構(gòu)的爆炸圖；
[0028]圖5為本發(fā)明的一種液流電池中單電池的電極框結(jié)構(gòu)及單電池及電堆中的電堆結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。
[0030]實(shí)施例
[0031 ] 請結(jié)合圖1至圖5所示，本發(fā)明的一種液流電池中單電池的電極框結(jié)構(gòu)，電極框包括電極框板、雙極板、電極材料和密封條，密封條包括雙極板密封條和電極框密封條，其中，
[0032]雙極板和電極框板之間通過密封方式結(jié)合，電極框結(jié)構(gòu)按照電極材料-雙極板密封條-雙極板-雙極板密封條-密封條-電極框密封條-電極框板-電極框密封條-電極材料的順序組合而成。
[0033]本發(fā)明在上述基礎(chǔ)上還具有以下實(shí)施方式，請繼續(xù)參見圖1至圖5所示，
[0034]本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，電極材料的材質(zhì)可以為碳?xì)帧⑹珰?、納米碳纖維或者其他復(fù)合材料；電極框板的材質(zhì)為PP、PE、PVC、PVDF或其他高分子材料。
[0035]本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，電極框?yàn)榫匦谓Y(jié)構(gòu)，電極框上分布有進(jìn)液口、出液口和流道，進(jìn)液口和出液口分布于電極框的對角位置處，流道位于進(jìn)液口和出液口所在的電極框的兩邊。
[0036]本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，密封條的材料為硅橡膠、氟橡膠、三元乙丙膠或者其他具體密封性和彈性的材料；雙極板的材質(zhì)為導(dǎo)電塑料板、納米碳纖維或其他復(fù)合材料。
[0037]本實(shí)施例中還包括一種單電池，其中，
[0038]單電池由電極框和膜框組合而成，電極框與膜框組成液流框組件；
[0039]膜框由膜板、膜和密封條組成，膜框按照膜板-膜-密封條-膜板的順序組合而成。
[0040]本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，膜為離子膜，膜