[實用新型]液流電池、含有其的液流電池堆和液流電池系統

有效

• 申請號: 201220095688.2
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN202487708U
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 湯浩;劉紅麗;房紅琳;雷姣;李云;楊海玉
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M8/24;H01M4/86
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;余剛

技術領域

本實用新型涉及電池領域，尤其涉及一種液流電池、含有其的液流電池堆和液流電池系統。

背景技術

全釩氧化還原液流電池是氧化還原液流電池的一種，具有使用壽命長，能量轉化效率高，安全性好，環境友好等優點，能用于風能發電和光伏發電配套的大規模儲能系統，是電網削峰填谷、平衡負載的主要選擇之一。

全釩氧化還原液流電池分別以不同價態的釩離子V²⁺/V³⁺和V⁴⁺/V⁵⁺作為電池的正負兩極氧化還原電對，將正負極電解液分別存儲于兩個儲液罐中，由耐酸液體泵驅動活性電解液至反應場所(電池堆)再回至儲液罐中形成循環液流回路，以實現充放電過程。在整個全釩氧化還原液流電池儲能系統中，電池堆性能的好壞決定著整個系統的充放電性能，尤其是充放電功率及效率。電池堆是由多片單電池依次疊放壓緊，串聯而成。其中，液流電池的組成如圖1所示。1’為液流框，2’為集流板，3’為電極，4’為隔膜，圖1中各組件組成單體電池5’，通過N個單體電池5’的堆疊組成電池堆6’。傳統的全釩氧化還原液流電池系統，如圖2所示，由電池堆6’，正極儲液罐71’，負極儲液罐72’，正極循環液路液體泵81’，負極循環液路液體泵82’，以及正極液體管路91’、101’和負極液體管路92’、102’構成。V⁴⁺/V⁵⁺電解液由液體泵81’運送至正極半電池堆61’，而負極V²⁺/V³⁺電解液由液體泵82’運送至負極半電池堆62’。

目前，用于全釩氧化還原液流電池的集流板主要有金屬集流板、導電塑料集流板及高密度石墨板等，其與石墨氈電極集成一體化的過程中，一種較為常見的方法是采用集流板平板與電極直接熱壓結合的方式。這種平板集流板用于全釩氧化還原液流電池時，會出現以下主要問題：電解液在經過電極的過程中，只能靠石墨氈的自身滲透能力，液流阻力大從而增加液體泵的消耗；由于平板集流板對于液流沒有導向作用，電解液在流通過程中存在內部流動不均勻，甚至液流沒有流過的死角位置，從而導致嚴重極化現象以及各單電池間電壓的不均勻性，降低電極和隔膜的使用壽命及效率。

為了解決上述問題，現有技術中通常采用在極板上進行了流道設計，采用流道對電解液實現導流作用，提高了電解液通過電池組的速率。但是由于流道的存在，電解液在多孔電極中的對流深度短，造成電極內部出現濃差極化。另外，大部分電解液未能進入電極中進行反應即流出電池，電解液利用率僅占輸送總量的很小一部分，影響了釩電池系統的效率。

實用新型內容

本實用新型旨在提供液流電池、含有其的液流電池堆和液流電池系統，以解決現有技術中電解液在電極中流動性不足，電極的反應均勻性較差的問題。

根據本實用新型的一個方面，提供了一種液流電池，包括正極半電池和負極半電池，正極半電池和負極半電池中分別包括集流板，集流板上具有多條電解液流道，液流電池的外表面上具有多個與各電解液流道一一對應連通的外部接口。

根據本實用新型的又一方面，還提供了一種液流電池堆，液流電池堆包括彼此串聯的多個本實用新型的液流電池。

根據本實用新型的又一方面，還提供了一種液流電池系統，包括：上述的液流電池；正極儲液罐，通過正極供液流路和正極回液流路與液流電池中位于正極半電池外表面上的各外部接口分別連通；負極儲液罐，通過負極供液流路和負極回液流路與液流電池中位于負極半電池外表面上的各外部接口分別連通；液流電池中各電解液流道中電解液的液流壓強至少部分不同。

進一步地，液流電池中至少部分電解液流道的橫截面積不同，或者與各外部接口連通的各供液流路中至少部分供液流路的大小、阻尼或形狀不同，以使得各電解液流道中電解液的液流壓強至少部分不同。

進一步地，上述液流電池系統中還設置有多個液流調節件，各液流調節件分別設置在與各外部接口連通的各供液流路上，以使得各電解液流道中電解液的液流壓強至少部分不同。

進一步地，上述液流電池系統的正極供液流路和負極供液流路上各設置一個液流調節件，以使得同一電解液流道不同時刻的液流壓強至少部分不同。

進一步地，上述液流調節件為節流閥。

進一步地，上述液流調節件為流量可調的液體泵。

進一步地，上述液流電池的各集流板上位于單數的各電解液流道中電解液的液流壓強相同；位于雙數的電解液流道中電解液的液流壓強相同。