[發明專利]一種全釩離子氧化還原液流的電池結構

有效

• 申請號: 200910015371.6
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101562257A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 張建國;唐建妮;萬紅橋;劉金山;薛太白;湯建;劉延剛;韓麗娜
• 申請（專利權）人: 青島武曉集團有限公司
• 主分類號: H01M8/24
• 分類號: H01M8/24;H01M8/18;H01M10/36
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司
• 代理人: 王連君

技術領域

本發明涉及液流儲能電池領域，尤其涉及一種全釩離子氧化還原液流的電池結構。

背景技術

目前大規模儲能的化學電源主要以鉛酸電池為主，轉換效率一般在55％左右，并且鉛酸 電池存在重量大、比能量低、不能深度充放電、使用壽命短、污染環境等技術缺點，因此其 很難真正實現大規模的儲能。

釩氧化還原液流電池是一種綠色環保電池，釩氧化還原液流電池作為儲能電源主要應用 在電廠或電站等大規模場所，大規模光電轉換、風能發電的儲能電源以及作為邊緣地區儲能 系統，以及不間斷電源或應急電源系統，但是在國內釩氧化還原液流電池絕大部仍處于實驗室 試驗階段。

目前，國內外尚未有超過2.5KW的單個電池堆，單個電堆電壓一般為12V或24V，這種 狀況制約釩電池實現高功率、高電壓的發展方向。目前主要存在的問題是：

1、液流框沒有開設液流道或在前后端板上開設直線型液流道，這種結構容易導致電解液 形成的漏電支路電流大、雙極性電極腐蝕速度快、單體間電壓分布不均勻，減低了電能轉換 效率，降低了電池使用壽命；

2、現在使用的碳材料電極一般選用國外產品，其價格昂貴，增加了產品成本，而國產碳 材料電極價格相對便宜，但碳材料電極的表面與電解液的吸附性差，使得電解液反應不充分， 并且電極活性與厚度均勻性等性能參差不齊，影響了單體電池性能的均勻性；

3、離子交換膜作為電池核心部件之一，采用國外杜邦公司的質子交換膜性能穩定，壽命 長，但價格昂貴，增加了電池結構的制造成本，并且其電流轉化效率不高，目前尚無較好的 技術方案來解決這一技術難題，制約了釩電池的發展；

4、循環運行狀態下，因為電解液形成的漏電支路電流造成雙極性電極腐蝕速度過快，大 大縮短了電池的壽命，增加了用戶的使用成本。通過上述描述可知，現有技術有待于更進一 步的發展。

發明內容

本發明為解決上述現有技術中的缺陷提供一種全釩離子氧化還原液流的電池結構，改變 現有技術中單體電池的構造，以提高電能轉換效率，延長電池使用壽命，降低制造成本。

為解決上述技術問題，本發明方案包括：

一種全釩離子氧化還原液流的電池結構，其包括至少兩個單體電池，其中，該單體電池 包括兩個液流框，液流框上分別設置有液流道，兩個液流框之間設置有離子交換膜，液流框 夾緊該離子交換膜，分別形成密閉的第一儲液室與第二儲液室，第一儲液室與第二儲液室內 分別充滿釩離子電解液，第一儲液室與第二儲液室內分別設置有碳材料電極；第一儲液罐、 第二儲液罐分別與液流框相連通，第一儲液室通過液流道與第一儲液罐相連通，第二儲液室 通過另一液流道與第二儲液罐相連通；單體電池之間通過雙極性電極串聯在一起。

所述的電池結構，其中，上述液流框上設置有帶彎折且多次迂回的液流道，該液流道的 剖面接近于Z形或多個Z形連接在一起的形狀；單體電池中的兩個液流框呈中心對稱。

所述的電池結構，其中，上述液流框的兩側板框上分別設置有至少一個進液口與一個出 液口，與進液口同側的板框上設置有出液孔，進液口通過液流道與出液孔相連通；與出液口 同側的板框上設置有進液孔，出液口通過液流道與進液口相連通；進液口與出液口分別與第 一儲液罐或第二儲液罐相連通。

所述的電池結構，其中，上述迂回液流道的走向沿板框方向設置。

所述的電池結構，其中，上述離子交換膜為全氟磺酸離子交換膜。

所述的電池結構，其中，該電池結構設置有四十個單體電池，各個單體電池通過雙極性 電極串聯組合在一起，且各個單體電池采用嵌入層疊方式組裝在一起；第一儲液罐、第二儲 液罐與電堆之間分別設置有電解液泵。

所述的電池結構，其中，上述碳材料電極經過高溫氧化或預酸處理，且碳材料電極的外 表面均勻的設置有流道或流槽，液流框的上下兩面設置有密封墊。

所述的電池結構，其中，該電池結構包括前端板與后端板，串聯組合在一起的單體電池 設置在前端板與后端板之間，前端板與后端板夾緊組合在一起的單體電池。

所述的電池結構，其中，雙極性電極由石墨或復合材料制成，密封墊由硅氟橡膠制成， 該電池結構由硅氟橡膠密封墊密封，并且雙極性電極上覆蓋有防腐蝕膜。