[發明專利]一種用于全釩液流電池的電極框

有效

• 申請號: 201310403074.5
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103441290A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 馬相坤;張華民;許曉波;張宇;王曉麗;高素軍
• 申請（專利權）人: 大連融科儲能技術發展有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

技術領域

本發明涉及液流電池領域，具體地說是一種用于全釩液流電池的電極框。

背景技術

目前，全釩液流電池是大規模儲能應用的首選技術之一，大功率電堆的研發、設計與應用是必然的趨勢。電堆是全釩液流電池的核心部件，其性能的好壞直接決定了整個系統的性能和成本。電堆的基本結構包括集流板、密封結構、電極框、電極和離子傳導膜，其中電極框起著組織電解液流動、支撐電極的重要作用，電極框流道的設計將影響電解液的空間分配、電化學反應，進而影響電堆的各項性能。大功率電堆需要更大的電極面積和更多的單電池節數，增大電極面積常常會因與電極框結構或者電解液流動狀態的不匹配而出現電解液分配不均勻的現象，導致局部傳遞電流密度過高、分布不均勻，甚至引起局部出現副反應或者熱分布不均等現象，從而導致電池性能下降；增加單電池節數，勢必導致漏電電流的增加，降低電解液在單電池中的分配均勻性，這些都為大功率電堆的設計增大了難度。因此有必要提供一種可均勻分配電解液的電極框以解決上述問題。

發明內容

根據上述提出的技術問題，而提供一種用于全釩液流電池的電極框。本發明主要利用在電極框上設置電解液分配流道，流道間合理布局，充分利用電極框有效面積，使不同分配口流出的電解液流速均一，從而起到均勻分配電解液的效果。

本發明采用的技術手段如下：

一種用于全釩液流電池的電極框，包括框體，所述框體上設有至少1個正極電解液進液公用流道、至少1個正極電解液出液公用流道、至少1個負極電解液進液公用流道和至少1個負極電解液出液公用流道；在設有正極和負極電解液進、出液公用流道的框體兩側內邊緣上設有與電極區相連通的電解液分配口，所述電解液分配口通過電解液分配流道與正極或負極中的一極電解液進、出液公用流道相連通，其特征在于：

所述電解液分配流道包括至少1個主流道和多級分配流道，所述多級分配流道包括至少2級分配流道。

上述正極電解液進液公用流道和上述負極電解液進液公用流道可位于框體的同側也可位于框體的異側，對應的所述正極電解液出液公用流道位于與所述正極電解液進液公用流道相對的一側的框體上，所述負極電解液出液公用流道位于與所述負極電解液進液公用流道相對的一側的框體上。

本發明通過設置至少1個電解液分配流道與進液公用流道相連通，相應的在框體的另一側有至少1個電解液分配流道與出液公用流道相連通，可以將液流電池流場在原理上分割為至少1個虛擬流場，使得電解液在流場內的分配更加均勻，對于大面積流場的應用效果更為顯著。所述液流電池的虛擬流場結構相同，每個虛擬流場分別包含1個正極電解液進液公用流道、1個正極電解液出液公用流道、1個負極電解液進液公用流道和1個負極電解液出液公用流道，同極電解液進、出液公用流道位于電極框的兩側。上述多級分配流道包括至少2級分配流道，即一級分配流道、二級分配流道、三級分配流道等。

本發明給出的分配流道的設計標準為：在正、負極電極框之中的一極電解液進出液公用流道與分配口間設置即可，即在一個電極框的正極電解液進、出液公用流道與電解液分配口間設置電解液分配流道并連通，則同電極框上的負極電解液進、出液公用流道與電解液分配口間則不設置電解液分配流道。

作為優選，所述主流道由1個或者1個以上的平行流道組成，所述平行流道之間用厚度為0.5～5mm的擋板分隔；所述多級分配流道中的各級流道均可設置分配流道擋板形成多個同級分配流道，分配流道擋板的厚度為0.5～5mm；所述主流道與所述多級分配流道中的一級分配流道相連通并交匯于所述一級分配流道中心處；所述多級分配流道中的二級分配流道位于所述一級分配流道兩側。

所要指出的是主流道是指連接一級分配流道與電解液進或者出液公用流道的部分；一級分配流道是指連接主流道及二級分配流道并將電解液分配到二級流道的部分，二級分配流道是指連接一級分配流道并將電解液分配到下一級流道的部分，以此類推，最后一級分配流道與電解液分配口相連通。為了使從主流道流經一級分配流道的電解液分配均勻，需在一級分配流道中部設置一級分配流道擋板，并盡量將一級分配流道擋板布置在主流道的中心位置，且兩側的二級分配流道的長度、寬度、深度應保持一致，這樣才可以達到分配均勻的目的。