[發明專利]一種高度密封的液流電池

有效

• 申請號: 200910157588.0
• 申請日: 2009-07-15
• 公開（公告）號: CN101651220A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 劉素琴;陳若媛;黃可龍;張慶華;史小虎;仲曉玲;李虹云;劉維維;吳雪文;劉根深
• 申請（專利權）人: 中南大學;湖南維邦新能源有限公司
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M10/36
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 余 剛;汪永生

技術領域

本發明涉及液流電池領域，更具體地設計液流電池的裝配方 式。

背景技術

液流電池(例如釩氧化還原液流電池)的電池堆通常是由一定 數量的單電池串聯組成。每個單電池由集電體(單集板)、液流框、 電極、隔膜、電極、液流框、集電體(單集板)構成。以一個由兩 個單電池構成的電池堆為例，從進液口開始按照端板、集電體(單 集板)、液流框、電極、隔膜、電極、液流框、集電體(雙集板)， 液流框、電極、集電板(單集板)、端板的順序組裝釩電池。電池 堆的安裝圖如圖1所示。端板和端板之間用螺栓加以緊固，以達到 密封的目的。電池堆裝配時既要注意隔膜與液流框的密封又要考慮 液流框與集流體的密封，較為復雜。中國專利申請號 CN200820108417.X披露將電極槽和集流體通過粘接劑粘接并應用 于鹵化釩氧化還原液流電池，電極槽與粘接劑采用耐鹵素腐蝕材 料，這樣的設計達到了更好的密封效果，降低了鹵素揮發出電池的 可能性，降低了密封時對于緊固的要求。

但是，先有技術的裝配方法尚存在一定的缺陷，由于電池堆是 將數目眾多的電池部件固定在一起，電池組裝過程比較復雜，而且 各部件之間不好密封，部件之間的接觸電阻較大，導致電池的內阻 較大，電池效率降低。

發明內容

本發明提供一種改進的裝配方法，以克服先有技術中液流電池 接觸電阻較大的問題。

本發明的液流電池包括依次相接的負極集流體、負極液流框、 負極、質子交換膜、正極、正極液流框、正極集流體，其中，質子 交換膜與正極和/或負極之間通過導電膠粘結在一起。

在一種優選實施方式中，正電極和負電極分別鑲嵌在各自的液 流框中，并且質子交換膜通過粘接劑與正極液流框和負極液流框的 邊緣端面結合。

在一種具體實施方式中，正電極和負電極由石墨氈、碳紙、碳 布、或碳氈形成。

根據本發明組裝的液流電池，由于采用粘結的方法將質子交換 膜與兩側的電極一體化，減小了其間的接觸電阻，減小電池內阻， 提高電池電壓效率從而提高了電池能量效率。

在優選的方式，通過將電極嵌入各自的液流框中，并將質子交 換膜與液流框沿著邊緣用粘接劑封接，提高了電池的密封性，降低 了對螺絲固定的力度要求。

附圖說明

圖1是一個典型的液流電池堆的示意圖；

圖2示出根據本發明的一種具體的粘接方式；

圖3示出根據本發明的另一種具體的粘接方式；

圖4示出根據本發明產品與現有技術產品的電阻差異。

具體實施方式

用于本發明的粘接劑可以是中性硅酮密封膠、三醛膠、云石膠、 氯丁膠、環氧膠、改性丙烯酸酯、聚氨酯、酚醛樹脂、有機硅等粘 接劑。對于電解液中包含強酸的液流電池，例如全釩液流電池，應 該使用耐酸粘接劑，常用的粘接劑包括但不限于環氧樹脂、聚酰胺 樹脂、丁氰橡膠等。

可以用于本發明的導電膠包括環氧導電膠、銅系導電膠、銀系 導電膠、石墨填充型導電膠、復合納米粉末導電膠等。

在一種優選實施方式中，正電極和負電極分別鑲嵌在各自的液 流框中，并且質子交換膜通過耐酸的粘接劑與正極液流框和負極液 流框的邊緣端面結合。

該結構包括兩個液流框4、8和膜6以及三組件之間的粘接劑， 兩個電極5、7和膜6之間的導電膠。膜6位于一體化結構的中間， 呈長方體形，兩個液流框4、8分別位于膜6的兩側，并把膜6夾 緊，膜的外邊緣和液流框外框的邊緣完全重合(即大小一致)，在 液流框4、膜6、液流框8三組件的接觸面用粘接劑粘在一起，液 流框和膜的大小根據氧化還原液流電池的設計需要制作；兩個電極 分別做正極和負極，位于膜的兩側，通過具有催化活性的導電膠進 行粘接，電極的大小和形狀與液流框內框的大小和形狀相同，使電 極能正好鑲嵌在液流框中，電極的外邊緣與液流框的內框邊緣相接 觸。

實施例

所用部件描述：

端板：PVC材質，厚3cm

集電體(單集板)：等靜壓高密度石墨板，厚度6mm

正極：聚丙烯腈基石墨氈，厚度5mm，湖南九華碳素有限公司 生產

負極：聚丙烯腈基石墨氈厚度5mm，湖南九華碳素有限公司

液流框：片狀聚氨酯，厚5mm