[發明專利]一種液流電池電堆及改善液流電池端電壓異常的方法

在審

• 申請號: 201310578971.X
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN104659390A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 楊振坤;張華民;許曉波;高素軍;張宇;馬相坤
• 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;H01M8/04
• 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;李馨

技術領域

本發明涉及一種液流電池電堆及改善液流電池端電壓異常的方法，屬于液流電池領域。

背景技術

世界范圍的能源緊張和環境加劇惡化的態勢促使世界各國開發和利用可再生能源的呼聲日益高漲。但無論太陽能還是風能，都存在能量供應的不穩定性，需要性能優良的儲能系統與之配套。液流電池擁有安全性好，可靠性高，設計靈活，快速響應，壽命長等優點，是理想的規模化儲能裝置。

液流電池的電堆主要由多個單電池疊加后以壓濾機形式固定在一起，最外側依次分別為緊固電堆的端板和收集電流的集流板，為達到良好的收集電流的效果，集流板多采用銅板。現有的電堆結構中，處于最外端的端電池（處于液流電池中電堆兩端最外側的單電池）的雙極板往往與集流板直接接觸，由于雙極板與集流板兩者的材料、成分、相鄰面表面狀態大不相同，雖然電堆在組裝時通過外部壓力使兩者緊密接觸到一起，但是兩者之間仍然存在著較大的接觸電阻，導致端電池的內阻明顯增加，進而增大電堆的內阻，影響電堆的性能和使用壽命。更為致命的是，由于附加了端電池的雙極板與集流板之間的接觸電阻，端電池（端電池的電壓）的電壓往往明顯高于或者低于其他單電池的電壓，嚴重的情況會達到與電堆平均電壓偏差上百毫伏，嚴重影響了電堆整體的電壓均勻性。當電堆長期處于此種狀況下運行時，電堆的端電池由于充放電時長期處于較高電壓或者較大電流下，久而久之，處于電堆兩側端電池極易損壞，降低了電堆的使用壽命和充放電效率，也大大增加了后期維修維護的工作量和費用。因此，有必要開發一種新型液流電池電堆結構特別是端電池結構，從而有效改善電堆端電池電壓異常的現狀。

發明內容

本發明的目的是提供一種液流電池電堆。

一種液流電池電堆，所述電堆由最外側向內包括端板、集流板和雙極板，所述集流板和雙極板間設有導電層，所述導電層所用材料為電阻率小于0.5Ω·cm的導電材料。

電堆主要由隔膜、雙極板、電極、電極框、端板、密封件和緊固件構成，其中，端板設于電堆兩側最外端，用于緊固整個電堆。現有技術中，由最外側向內依次為端板、集流板和最外端的端電池的雙極板。本發明所述技術方案為：在集流板和最外端的端電池的雙極板間設置導電層，且所述導電層所用材料為電阻率小于0.5Ω·cm的導電材料，利用該導電層減小集流板和雙極板間的接觸電阻，保證電堆整體電壓的均勻性。

本發明所述導電材料優選為碳材料，進一步優選為碳纖維復合材料或石墨制品。

本發明所述碳纖維復合材料優選為石墨纖維復合材料、預氧絲碳化原料、碳布、碳氈或碳繩及其編織物。

本發明所述石墨制品優選為石墨乳、鱗片石墨、微粉石墨、納米石墨、超細石墨、膠體石墨、高純石墨、土狀石墨、高導電石墨、可膨脹石墨或上述材料的復合材料。

本發明所述石墨乳、鱗片石墨、微粉石墨、納米石墨、超細石墨、膠體石墨、高純石墨、土狀石墨、高導電石墨、可膨脹石墨的復合材料是指上述材料與其他材料，如樹脂復合形成的板體、塊體或粉末復合材料。

本發明所述液流電池電堆所有技術方案中均優選所述導電層的厚度為0.01～2mm，進一步優選為0.5mm。

本發明的另一目的是提供一種改善液流電池端電壓異常的方法。

一種改善液流電池端電壓異常的方法，在集流板和雙極板間設置導電層，所述導電層所用材料為電導率為電阻率小于0.5Ω·cm的導電材料。

本發明的有益效果為：通過在雙極板和集流板間設置導電層，有效改善電堆端電壓異常的狀況，保證了電堆中各節單電池之間的電壓均一性，提高電堆性能，同時大大延長電堆的使用壽命。

附圖說明

圖1為一種液流電池電堆端板局部示意圖；

圖2（a）為端板平面示意圖；

圖2（b）為絕緣襯板平面示意圖；

圖2（c）為集流板平面示意圖；

圖2（d）為導電層平面示意圖；

圖2（e）為雙極板平面示意圖；

附圖標記如下：1、端板；2、絕緣襯板；3、集流板；4、導電層；5、雙極板。

具體實施方式

下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。

本發明所用的石墨乳、碳布、石墨粉購于青島星遠石墨乳有限公司。

實施例1

如圖1所示，一種液流電池電堆，所述電堆由最外側向內包括端板1、絕緣襯板2、集流板3和雙極板5，所述集流板3和雙極板5間設有導電層4，所述導電層4所用材料為石墨乳。