[發(fā)明專(zhuān)利]一種Fe/Cr體系液相流體電池堆

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410425594.0
• 申請(qǐng)日: 2014-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104183858A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬志啟;韓志潔;溫志建;肖冬;王瑞賓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州久潤(rùn)能源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M8/02
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/02
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池領(lǐng)域，具體涉及一種液相流體電池堆。

背景技術(shù)

液流電池是一種新的蓄電池，是利用正負(fù)極電解液分開(kāi)，各自循環(huán)的一種高性能蓄電池。具有容量高、使用領(lǐng)域(環(huán)境)廣、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。氧化還原液流電池是一種正在積極研制開(kāi)發(fā)的新型大容量電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，它不同于通常使用固體材料電極或氣體電極的電池，其活性物質(zhì)是流動(dòng)的電解質(zhì)溶液,它最顯著特點(diǎn)是規(guī)模化蓄電，在廣泛利用可再生能源的呼聲高漲形勢(shì)下，可以預(yù)見(jiàn)，液流電池將迎來(lái)一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期。鐵鉻系氧化還原液流電池是氧化還原液流電池的一種，具有使用壽命長(zhǎng)，能量轉(zhuǎn)化效率高，安全性好，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，能用于風(fēng)能發(fā)電和光伏發(fā)電配套的大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)，是電網(wǎng)削峰填谷、平衡負(fù)載的主要選擇之一。

液流框流道設(shè)計(jì)是鐵鉻系電池設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)所在，流道設(shè)計(jì)時(shí)要盡量做到：(1)流體均勻分配，是電解液能均勻的流過(guò)石墨氈電極；(2)電流損失足夠小，避免因電流損失大造成能量轉(zhuǎn)換效率過(guò)低；(3)流體阻力足夠小以降低泵的能量損耗。

現(xiàn)有技術(shù)中，專(zhuān)利CN200910015370.1《一種全釩離子氧化還原液流電池的液流裝置》采用具有彎折且多次迂回的流道，降低了電池在自放電時(shí)由于電解液導(dǎo)通導(dǎo)致的電流損失；專(zhuān)利CN201120035036.5《一種全釩液流電池用液流框裝置》采用S形流道，延長(zhǎng)了電解液在液流框中的距離，增大了電池自放電時(shí)的有效電阻并減小流體阻力；專(zhuān)利CN201220689925.8《一種液流框裝置及含有該裝置的釩電池》涉及一種具有中心對(duì)稱(chēng)的回轉(zhuǎn)液流通道；專(zhuān)利CN201310656248.9《液流框組件和液流電池》中流道位于液流框組件相對(duì)兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)面之間的內(nèi)部流道，電解液僅在液流框內(nèi)部流動(dòng)，使電解液與離子交換膜隔離，避免正、負(fù)極電解液串液?jiǎn)栴}。這些專(zhuān)利中流道均不能實(shí)現(xiàn)電解液在電極中的均勻流動(dòng)，往往會(huì)造成碳?xì)置娣e不完全被利用、電堆中單池壓差大等問(wèn)題。專(zhuān)利CN201220672976.X《一種液流框裝置及其組成的電堆》采用初級(jí)液流分配通道和多級(jí)液流分配通道，起到了一定的規(guī)范電解液的作用，但其均流效果有限且存在自放電時(shí)電流損失大的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對(duì)本領(lǐng)域存在的不足之處，提出一種Fe/Cr體系液相流體電池堆。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：

一種Fe/Cr體系液相流體電池堆，由5-80個(gè)單電池串聯(lián)而成，每個(gè)單電池均包括正極的碳?xì)趾拓?fù)極的碳?xì)帧⒄龢O板框和負(fù)極板框、隔膜、雙極板、密封圈、正極電解液和負(fù)極電解液，雙極板規(guī)定在板框內(nèi)；隔膜放置在正極的碳?xì)趾拓?fù)極的碳?xì)种g；正極電解液和負(fù)極電解液在隔膜兩側(cè)流動(dòng)；

鐵鉻系氧化還原液流電池分別以不同價(jià)態(tài)的Fe²⁺/Fe³⁺，Cr²⁺/Cr³⁺作為電池的正、負(fù)兩極氧化還原，將正負(fù)極電解液分別存儲(chǔ)于兩個(gè)儲(chǔ)液罐中，由耐酸液體泵驅(qū)動(dòng)活性電解液至反應(yīng)場(chǎng)所(電池堆)再回至儲(chǔ)液罐中形成循環(huán)液流回路，以實(shí)現(xiàn)充放電過(guò)程。在整個(gè)鐵鉻系液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中，電池堆性能的好壞決定著整個(gè)系統(tǒng)的充放電性能，尤其是充放電功率及效率。

其中，所述碳?xì)峙c雙極板全面接觸，碳?xì)止潭ㄔ跇O框內(nèi)，

隔膜兩側(cè)設(shè)置有密封圈；所述雙極板為長(zhǎng)方形雙極板，四周用包裹式密封結(jié)構(gòu)包裹，避免雙極板與板框的硬接觸。

本發(fā)明所述的Fe/Cr體系液相流體電池堆，采用電解液為CrCl₃及FeCl₂溶液，隔膜優(yōu)選為全氟磺酸質(zhì)子交換膜。

優(yōu)選地，所述Fe/Cr體系液相流體電池堆兩端為端板，一面的端板上有正極電解液入口和負(fù)極電解液入口，所述電解液入口伸入端板的部分截面漸變擴(kuò)大，直至擴(kuò)大到端板外入口截面的4-5倍。電池堆的端板起到固定多個(gè)單電池和密封的作用，采用環(huán)氧樹(shù)脂或玻璃纖維板制成，厚度3-10cm。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述板框的材質(zhì)選自PP聚丙烯、CPVC氯化聚氯乙烯、PVC硬聚氯乙烯材質(zhì)、HDPE高密度聚乙烯、PTFE聚四氟乙烯中的一種。

其中，所述板框上有電解液流通的流道，所述流道包括共享通道、蛇形流道、均分槽、喇叭口和均流槽，電解液通過(guò)共享通道進(jìn)入單電池，通過(guò)極板內(nèi)部的流道進(jìn)入相對(duì)設(shè)置的兩支蛇形流道，每支蛇形流道寬度擴(kuò)大成均分槽(兩個(gè)均分槽寬度占極框?qū)挾鹊?0-80％)，分配槽終端分成2-6個(gè)喇叭口，所有的喇叭口均通入均流槽。