[發(fā)明專利]電芯框架以及具有該電芯框架的氧化還原液流電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410333941.7
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN104282921A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金守?zé)?/a>;金泰潤;嚴明燮;河泰晸;方瑜景
• 申請（專利權(quán)）人: OCI有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/18
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊生平;鐘錦舜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氧化還原液流電池，且更具體而言，涉及能夠在整個電極區(qū)域中有效分布電解液并且在操作電池的各種流速條件下有效分布電解液的電芯框架通道設(shè)計。

背景技術(shù)

電解液的均勻分布在增加氧化還原液流電池的尺寸方面是與電芯性能和效率相關(guān)聯(lián)的重要因素。

然而，在現(xiàn)有氧化還原液流電池框架的電解液流通道的形狀中存在對均勻分布電解液的限制。此外，對于電池的大功率放電而言，電解液的流速應(yīng)當(dāng)比現(xiàn)有操作條件(每個電極區(qū)域的流速：0.5cc/(min*cm²)，每個電極區(qū)域的放電電流：80mA/cm²)更快，但是使用在現(xiàn)有電池中與橫向通道垂直形成的縱向通道不可能均勻分布電解液。當(dāng)電解液以較快的流速在電池通道中流動時，流體可能偏好于其中壓力下降較小的方向，使得可以由增加的電解液速度來形成以高壓注入的噴射流，由此降低了電芯效率。在有關(guān)領(lǐng)域中，在韓國專利登記號10-1176575(2012年8月23日)中提供了“electrolyte-flowing?device?for?a?redox?flow?battery”。

圖2是示出根據(jù)有關(guān)領(lǐng)域的氧化還原液流電池的電解液流動設(shè)備的通道結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖2所示，第二縱向通道507與第二橫向通道508垂直安裝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明致力于提供一種通道設(shè)計和通道結(jié)構(gòu)，在通道設(shè)計中，為了電解液在較大尺寸的氧化還原液流電池中的有效分布，以相同壓力條件和相同通道長度分布電解液，并且在通道結(jié)構(gòu)中，以電解液的較快流速條件來混合分布區(qū)和能夠允許電解液的速度均勻的緩沖區(qū)。

此外，本發(fā)明已經(jīng)做出了努力以提供電芯設(shè)計，該電芯設(shè)計包括用于阻止以高壓噴射的電解液的噴射流的塊。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，提供了氧化還原液流電池的電芯框架，該氧化還原液流電池的電芯框架包括：電解液入口部分，其與氧化還原液流電池的電極的一側(cè)相鄰地布置；電解液出口部分，其與電極的另一側(cè)相鄰地布置；多步分布通道(multi-step?distribution?channel)，其連接到電解液入口部分，在電芯框架的橫向上部署并且劃分成多個通道；多步緩沖通道(multi-step?buffer?channel)，其每個連接到分布通道中的一個被劃分通道，在電芯框架的縱向上部署，并且劃分成多個子通道，其中，每個子通道的寬度朝向電極而增加；混合區(qū)，其布置在緩沖通道和電極之間，并且被配置為將流自緩沖通道的電解液混合；以及混合塊，其布置在混合區(qū)中，并且被配置為在混合區(qū)中分布和緩沖電解液。

分布通道可以在劃分點處被劃分成多個通道，其中，劃分點之前的分布通道的寬度與劃分點之后的分布通道的被劃分通道的寬度的總和相同。

每個緩沖通道包括至少一個步劃分點(step?divisional?point)，并且具有以下形狀，在該形狀中，步劃分點之后的子通道的寬度的總和大于連接到子通道的緩沖通道的寬度，優(yōu)選的是，第(n+1)步劃分點處劃分的子通道的寬度的總和大于第n步劃分點處劃分的子通道的寬度的總和。

優(yōu)選的是，步劃分點之前的緩沖通道的寬度與步劃分點之后的子通道的寬度的總和之間的比例處于1:1.01至1:4的范圍之內(nèi)。

同時，緩沖通道的出口寬度為緩沖通道的入口寬度的5倍到30倍，并且更優(yōu)選的，所述出口的寬度為所述入口的寬度的10倍到20倍。所述出口連接到混合區(qū)，并且所述入口連接到分布通道的對應(yīng)被劃分通道。

此外，混合區(qū)具有與電極的寬度相同的寬度，并且用于阻止電解液以高壓噴射的一個或多個混合塊被布置在混合區(qū)，以均勻地劃分混合區(qū)。優(yōu)選的是，混合塊被定位使得混合區(qū)被均勻地劃分以用于電解液的均勻重新分布，并且混合塊的中間部分與每個緩沖通道的中間部分重疊，由此阻止電解液的高壓噴射。在該情況中，混合塊的橫截面具有圓形形狀或者多邊形形狀。

由混合塊在混合區(qū)中占有的面積為混合區(qū)的整個面積的10％到50％。

優(yōu)選的是，一個或多個分步的分布通道具有相同通道長度，并且所有的緩沖通道具有相同長度。