[實用新型]液流電池堆及包括其的電池系統

有效

• 申請號: 201220095772.4
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN202474107U
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 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: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/02
• 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

本實用新型涉及液流電池領域，特別地，涉及一種液流電池堆及包括其的電池系統。

背景技術

全釩氧化還原液流電池是一種以不同價態的釩離子電解液進行氧化還原的電化學反應裝置，能夠高效地實現化學能與電能之間的相互轉化。該類電池具有使用壽命長，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。因此，近年來全釩氧化還原液流電池逐漸成為大容量儲能電池研究的重點。

全釩氧化還原液流電池分別以釩離子V²⁺/V³⁺和V⁴⁺/V⁵⁺作為電池的正負極氧化還原電對，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，傳統的單片液流電池的組成如圖1a和1b所示。1為液流框，2為集流板，3為電極，4為離子交換膜，各組件組成單體電池，通過N個單體電池的堆疊組成電池堆5。

現有的液流電池堆一般采用并行液流的設計方式，且其組成的液流電池系統也為并行液路設計，導致系統旁路電流損耗較大，大大降低液流電池系統的庫侖效率。

實用新型內容

本實用新型目的在于提供一種液流電池堆及包括其的電池系統，以解決旁路電流損耗較大且庫倫效率低的技術問題。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種液流電池堆，包括多個液流框并排地設置；集流板，設置在液流框內；電極，包括多個正極和負極，正極和負極設置在各集流板之間；離子交換膜，與集流板形成多個容納電解液的電解液腔體；液流框的側面上設有兩組液流口，兩組液流口包括一組正極液流口和一組負極液流口，正極液流口包括正極進液口和正極出液口，負極液流口包括負極進液口和負極出液口，并且每組液流口中的進液口和出液口一一對應地設置并與一個對應的電解液腔體連通；相鄰的正極出液口與正極進液口之間串聯順序連通，相鄰的負極出液口與負極進液口之間串聯順序連通。

進一步地，第n個正極和第n+2個正極內部所對應的電解液腔體內的液流方向相同，其中n為自然數。

進一步地，第n個負極和第n+2個負極內部所對應的電解液腔體內的液流方向相同，其中n為自然數。

進一步地，相鄰正極內部所對應的電解液腔體內的液流方向相反。

進一步地，相鄰負極內部所對應的電解液腔體內的液流方向相反。

本實用新型還提供一種電池系統，包括一個或多個第一類液流電池堆，第一類液流電池堆為前述的液流電池堆。

進一步地，電池系統還包括第二類液流電池，第二類液流電池的正極和負極的電解液液路為并行液路。

進一步地，多個液流電池堆之間的液路并聯設置。

進一步地，多個液流電池堆之間的液路串聯設置。

進一步地，液流電池堆為全釩液流電池堆。

本實用新型具有以下有益效果：

通過將液流電池堆中的液路串聯設置，消除了液路并聯時每個單電池之間的電壓不同造成的旁路電流消耗，提高了液流電池系統的庫侖效率和能量效率。

除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本實用新型還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1a是現有技術的單片液流電池的結構示意圖；

圖1b是現有技術的電池堆示意圖；

圖2是根據本實用新型的液流電池堆的截面結構及正極電解液流向示意圖；

圖3是根據本實用新型的液流電池堆的截面結構及負極電解液流向示意圖；

圖4是根據本實用新型的液流電池堆中第n個液流框的正極面及正極電解液流向示意圖；

圖5是根據本實用新型的液流電池堆中第n個液流框的負極面及負極電解液流向示意圖；

圖6是根據本實用新型的液流電池堆中第n+1個液流框的正極面及正極電解液流向示意圖；

圖7是根據本實用新型的液流電池堆中第n+1個液流框的負極面及負極電解液流向示意圖；以及