[發(fā)明專利]液流電池和液流電池堆

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310376115.6
• 申請(qǐng)日: 2013-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN103413960A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝光有;房紅琳;杜坤;李婷;劉紅麗;湯浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國東方電氣集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/18
• 分類號(hào): H01M8/18;H01M8/24;H01M8/02
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，更具體地，涉及一種液流電池和液流電池堆。

背景技術(shù)

如圖1和圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中的液流電池包括第一雙極板10’、第二雙極板20’、兩個(gè)液流框40’、兩個(gè)電極50’和離子交換膜60’，離子交換膜60’夾持在兩個(gè)電極50’之間，兩個(gè)電極50’分別嵌設(shè)在兩個(gè)液流框40’的空腔內(nèi)，且兩個(gè)液流框40’夾持在第一雙極板10’與第二雙極板20’之間。當(dāng)多個(gè)上述結(jié)構(gòu)的液流電池依次疊放設(shè)置并裝配時(shí)，形成液流電池堆。

現(xiàn)有技術(shù)中的第一雙極板10’、第二雙極板20’、兩個(gè)電極50’和離子交換膜60’均為平面型結(jié)構(gòu)。在液流電池堆的組裝壓力作用下，第一雙極板10’和第二雙極板20’與兩個(gè)電極50’緊密接觸，且兩個(gè)電極50’與離子交換膜60’緊密貼合。兩個(gè)電極50’是電解液進(jìn)行充、放電反應(yīng)的場(chǎng)所，電極50’的面積決定了液流電池堆的輸出電流和功率密度，離子交換膜60’作為液流電池堆的內(nèi)阻的主要來源，對(duì)液流電池堆的電壓效率和能量效率具有重要影響。

現(xiàn)有技術(shù)中，兩個(gè)電極50’和離子交換膜60’的面積有限，導(dǎo)致液流電池中的充放電反應(yīng)面積有限、有效離子交換面積小，液流電池充放電電流密度偏低、內(nèi)阻大，制約了液流電池堆效率和功率的提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種液流電池和液流電池堆，以解決現(xiàn)有技術(shù)的液流電池的效率和功率難以提高的問題。

為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種液流電池，包括第一雙極板、第二雙極板、兩個(gè)液流框、兩個(gè)電極和離子交換膜，離子交換膜夾持在兩個(gè)電極之間，兩個(gè)電極分別嵌設(shè)在兩個(gè)液流框的空腔內(nèi)，第一雙極板和第二雙極板的彼此相對(duì)的集流表面之間形成反應(yīng)空間，第一雙極板的集流表面包括第一凹部，第二雙極板的集流表面包括與第一凹部配合的第一凸部，兩個(gè)電極和離子交換膜在第一雙極板和第二雙極板之間形成與反應(yīng)空間形狀相適應(yīng)的凹凸結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，第一凹部為條形，第一凹部的兩端在第一雙極板的集流表面上延伸到第一雙極板的邊沿。

進(jìn)一步地，第一凹部為多個(gè)，多個(gè)第一凹部相間隔地設(shè)置。

進(jìn)一步地，第一凹部具有U形或V形截面。

進(jìn)一步地，第一凹部為塊狀，且第一凹部為多個(gè)，多個(gè)第一凹部沿第一方向和第二方向相間隔地設(shè)置，第一方向與第二方向之間具有夾角。

進(jìn)一步地，第一雙極板的集流表面還包括第二凸部，第二雙極板的集流表面還包括與第二凸部配合的第二凹部。

進(jìn)一步地，第一凹部和第二凸部均為塊狀，且第一凹部和第二凸部均為多個(gè)，且第二凸部與第一凹部相間隔地設(shè)置，多個(gè)第一凹部與多個(gè)第二凸部沿第一方向和第二方向依次交替設(shè)置，第一方向與第二方向之間具有夾角。

進(jìn)一步地，第一凹部和第二凸部均為塊狀，且第一凹部和第二凸部均為多個(gè)，多個(gè)第一凹部分為多組，且同一組中的第一凹部沿第一方向相間隔地設(shè)置，多個(gè)第二凸部分為多組，且同一組中的第二凸部沿第一方向相間隔地設(shè)置，且多組第一凹部與多組第二凸部沿第二方向依次交替設(shè)置，第一方向與第二方向之間具有夾角。

進(jìn)一步地，夾角為90度。

進(jìn)一步地，第一凹部和第一凸部、第二凸部和第二凹部為圓柱形、或半球形、或長方體形。

進(jìn)一步地，第一雙極板的集流表面還包括間隔設(shè)置的多個(gè)第一電解液導(dǎo)流槽，且至少部分第一電解液導(dǎo)流槽設(shè)置在第一凹部的位置處；和/或第二雙極板的集流表面還包括間隔設(shè)置的多個(gè)第二電解液導(dǎo)流槽，且至少部分第二電解液導(dǎo)流槽設(shè)置在第一凸部的位置處。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種液流電池堆，包括多個(gè)液流電池，液流電池是上述的液流電池。

本發(fā)明中的第一雙極板和第二雙極板的彼此相對(duì)的集流表面之間形成反應(yīng)空間，第一雙極板的集流表面包括第一凹部，第二雙極板的集流表面包括與第一凹部配合的第一凸部，兩個(gè)電極和離子交換膜在第一雙極板和第二雙極板之間形成與反應(yīng)空間形狀相適應(yīng)的凹凸結(jié)構(gòu)，因而增加了電極與離子交換膜的面積，減小了液流電池的內(nèi)阻、增加了液流電池的電流密度，可達(dá)到提高液流電池的效率和功率的目的。同時(shí)，本發(fā)明中的液流電池具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低的特點(diǎn)。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示意性示出了現(xiàn)有技術(shù)中的液流電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示意性示出了現(xiàn)有技術(shù)中的液流電池的剖視圖；