[實用新型]液流電池堆的鎖緊裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020127248.1
• 申請日: 2010-03-10
• 公開（公告）號: CN201638876U
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柯克·約翰·丹尼爾斯;加里·賴普;里克·布萊克
• 申請（專利權(quán)）人: 北京普能世紀科技有限公司
• 主分類號: H01M2/10
• 分類號: H01M2/10
• 代理公司: 北京市京大律師事務(wù)所 11321
• 代理人: 李光松;盛東生

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型總體上涉及氧化還原液流電池儲能裝置。具體而言，本實用新型涉及一種用于液流電池堆的鎖緊裝置。

背景技術(shù)

為了保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)的健康發(fā)展，全球都在大力發(fā)展“綠色能源”，這種“綠色能源”在消耗之后可以恢復(fù)補充，很少產(chǎn)生污染。“綠色能源”也稱清潔能源，是指可再生能源，如水能、生物能、太陽能、風能、地熱能和海洋能等。這種“綠色能源”現(xiàn)在以及將來都在能源供應(yīng)中發(fā)揮舉足輕重的作用。

盡管現(xiàn)存多種利用太陽能、風能的方法和途徑，直接將其轉(zhuǎn)換為電能進行利用，具有轉(zhuǎn)化效率高，社會總體成本低，技術(shù)經(jīng)濟方面占有優(yōu)勢，成為切實可行的技術(shù)路線。然而，由于風能、太陽能隨著時間變化其能量密度發(fā)生顯著變化，如晝夜溫差造成風力大小差異，不同時間段太陽光照強度變化明顯，引起發(fā)電裝置的功率輸出存在大幅度波動，難于滿足社會對持續(xù)、穩(wěn)定、可控的電力能源需求。為此，開發(fā)適合于大規(guī)模電能儲存的氧化還原液流電池系統(tǒng)，將不穩(wěn)定的電能輸入變?yōu)檫B續(xù)、安全可靠的電能輸出，解決規(guī)模化利用風能、太陽能發(fā)電過程中的重大儲能技術(shù)問題，將成為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要技術(shù)產(chǎn)業(yè)。新型的無污染可回收的全釩氧化還原液流電池就是這種儲能技術(shù)的代表。

全釩液流電池是一種新型電能儲存和高效轉(zhuǎn)化裝置，具有蓄電容量大、壽命長、成本低、效率高、無毒無害環(huán)境友好的特點，具有大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用的價值。可廣泛應(yīng)用于太陽能發(fā)電、風力發(fā)電大規(guī)模儲能。全釩液流電池還可應(yīng)用于現(xiàn)有電網(wǎng)系統(tǒng)的“消峰填谷”，改善電網(wǎng)安全性和可靠性，通訊系統(tǒng)的應(yīng)急電源等領(lǐng)域。

全釩液流電池原理如圖1a和1b所示，通過不同價態(tài)的釩離子相互轉(zhuǎn)化實現(xiàn)電能的儲存與釋放，其中的電化學反應(yīng)如下：

正極反應(yīng)：E⁰＝1.00V

負極反應(yīng)：E⁰＝-0.26V

全釩液流電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，其中每個單電池包括隔膜100、分設(shè)在隔膜100兩側(cè)的一對電解液液流框200、以及分別位于電解液液流框200外側(cè)的一對雙極板300。液流電池內(nèi)部由隔膜100分隔成正極電解液區(qū)域400和負極電解液區(qū)域500。在上述每一區(qū)域內(nèi)設(shè)置有與相應(yīng)區(qū)域電解液極性相同且正反兩面同極性的所述雙極板300。

全釩液流電池的每個單電池只能提供1.26V左右的電壓，實際使用過程中需要將多個單電池串聯(lián)成電池組，單電池間使用集流板連接，才能輸出額定功率的電流和電壓。為了研制開發(fā)大規(guī)模液流電池儲能系統(tǒng)，液流電池的電池堆成為重要環(huán)節(jié)，需要確保運行過程中電解液的密封，同時保證電解液在單電池中的順暢流動。這樣有必要研制開發(fā)一種有效的電池堆鎖緊裝置，以實現(xiàn)液流電池堆的可靠密封和鎖緊。

作為現(xiàn)有技術(shù)的一個例子，中國專利CN2727974Y公開了一種液流電池堆鎖緊裝置，其采用一個鋁合金制成的固定框架和與之相配合的不銹鋼制成的壓緊框，將若干單電池嵌裝在固定框架內(nèi)，使用壓緊框上的緊固螺釘加壓方式壓緊電池堆。然而，對于大型電池堆，由于壓緊框和固定框架之間的間距難于保持一致，導(dǎo)致密封性能較差，壓緊后容易產(chǎn)生電解液滲漏問題。而且，電池堆僅受到沿著壓緊框周邊的壓緊力，這樣電池堆所受壓緊力在整個電池堆平面上不均勻，容易導(dǎo)致電解液流動不暢和流動不均勻的問題。此外，這種通過兩端壓力來鎖緊液流電池堆的技術(shù)不能防止液流電池堆內(nèi)各部件的相對滑動，而液流電池堆內(nèi)各部件的這種相對滑動輕則造成電解液流動不暢，重則產(chǎn)生電解液漏液的現(xiàn)象。

作為現(xiàn)有技術(shù)的另一個例子，中國專利CN2852410Y公開了一種液流電池堆鎖緊裝置，其采用金屬制鎖緊螺釘、金屬制鎖緊螺母并配合金屬墊片和電絕緣材料制成的絕緣套將多個單電池鎖緊在一起。然而，在這種電池堆鎖緊裝置中，由于利用螺釘將各個單電池聯(lián)接成電池堆，這需要在各個單電池的邊緣預(yù)留足夠的寬度并打孔，然后將螺釘穿過各個單電池并加上螺母緊固。這樣會帶來如下問題：(1)為了留足打孔的位置，各個單電池的所有部件(例如隔膜、電極、電解液液流框等)都需要加寬，從而造成材料的浪費；(2)各個單電池內(nèi)都需打孔，這不僅工藝復(fù)雜，而且容易導(dǎo)致密封不良甚至電解液滲漏的問題。此外，由于鎖緊螺釘分布在電池堆端板的邊緣方向上，即電池堆僅受到沿著電池堆端板周邊的壓緊力，這樣電池堆所受壓緊力在整個電池堆平面上不均勻，容易導(dǎo)致電解液流動不暢和流動不均勻的問題。