[發(fā)明專利]一種液流電池

有效

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• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN108598543B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 屈治國;段志寧;王瓊
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M8/0258
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

本公開涉及一種液流電池，該電池能夠有效抑制傳統(tǒng)液流電池中陽極雙極板表面流道的電化學腐蝕。該電池結(jié)構(gòu)以隔膜為中心，呈對稱分布，包括依次疊合的電池端板、雙極板、電極、液流框、流道、隔膜、流道、液流框、電極、雙極板和電池端板。不同于傳統(tǒng)液流電池中流道與雙極板一體化設(shè)計的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明中，將流道與雙極板分離，并將流道轉(zhuǎn)移至電極和隔膜之間。此外，為了簡化流道的加工工藝，流道可采用塑料等易加工、耐腐蝕材料制成。該結(jié)構(gòu)在促進電解液均勻分布的同時，簡化了雙極板結(jié)構(gòu)，增強了雙極板和電解液流道的抗腐蝕能力，且有利于減小雙極板和電極之間的接觸電阻，提高電池構(gòu)件的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及電化學儲能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種液流電池。

背景技術(shù)

液流電池是一種新型綠色規(guī)模化儲能系統(tǒng)，其主要應用在電池調(diào)峰、大規(guī)模太陽能和風能發(fā)電系統(tǒng)、應急電源系統(tǒng)以及邊遠地區(qū)的儲能，甚至可以用作新能源汽車和軍事設(shè)施的動力系統(tǒng)。

與其他二次電池(如鉛酸)相比，液流電池具有如下優(yōu)點：工作過程中不發(fā)生電極物質(zhì)結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化，電池內(nèi)部只發(fā)生液相反應；電池的額定功率和容量相互獨立，可以通過改變電堆的大小和電解液的體積、濃度實現(xiàn)功率和容量的調(diào)節(jié)；電池電解液循環(huán)使用，存儲壽命長；電池可100％充放電而不會影響電池性能，真正實現(xiàn)深度放電；且具有電池電化學反應迅速，響應時間短等特點，因此有望在更大的領(lǐng)域獲得應用。

傳統(tǒng)的液流電池主要由電池端板，雙極板，電極，液流框以及隔膜組成。電池以隔膜為中心，呈對稱分布，兩側(cè)依次為液流框，電極，雙極板，以及電池端板，并且，為促進電解液的流動，在雙極板表面通常加工有電解液流道，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。目前，優(yōu)化關(guān)鍵材料性能和改進電池結(jié)構(gòu)是提升電池效率的重要手段。在電池測試程中，電池構(gòu)件的腐蝕問題已經(jīng)逐漸引起學者的關(guān)注。雙極板作為電池的重要組成部分，起著導電和維持電池密封性的作用。然而，受電池內(nèi)強酸性和強氧化性環(huán)境的影響，雙極板表面極易發(fā)生化學腐蝕和電化學腐蝕。該現(xiàn)象的發(fā)生會導致電池性能的衰減。在雙極板表面加工流道的過程中，產(chǎn)生的銳利邊角不可避免地會形成更多的活化位點，這些位點更容易與氧分子結(jié)合，形成氧化腐蝕。此外，流道的存在降低了雙極板和電極的接觸面積，導致局部電勢分布不均，該結(jié)果同樣會加劇流道的氧化腐蝕。因此，在保留流道結(jié)構(gòu)的同時，如何抑制其腐蝕，是提升雙極板壽命的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本公開旨在提出一種液流電池，通過改變雙極板結(jié)構(gòu)和電解液流道的位置，在保留電解液流道，促進電解液均勻分布的同時，可以有效抑制電解液流道在充電過程中的電化學腐蝕問題，并且可以降低電池構(gòu)件的加工風險和成本，最終，實現(xiàn)電池性能的提升。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種液流電池，所述電池以隔膜為中心，呈對稱分布，兩側(cè)向外依次為電解液流道、液流框、電極、雙極板和電池端板，所述電池具有將電解液流道和雙極板分離的結(jié)構(gòu)；

所述電解液流道用于盡可能使得電解液均勻分布在電極內(nèi)；

所述電極為電化學反應提供場所；

所述液流框、隔膜和雙極板共同構(gòu)成容納電極和電解液流道的腔體；

所述雙極板還用于導通電極以及液流電池的外界電路；

所述電池端板用于壓緊電池，防止漏液。

本公開所述的液流電池雙極板上不再直接加工流道，雙極板結(jié)構(gòu)得以簡化，減小了雙極板和電極之間的接觸電阻，降低了雙極板加工難度，提高了陽極雙極板在高電勢下的抗腐蝕能力，且流道采用塑料等廉價材料直接成型，有利于降低構(gòu)件成本，延長使用壽命。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)液流電池的單電池結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1電池端板；2雙極板(集流板)；3電極；4液流框；5流道；

圖2為傳統(tǒng)液流電池單電池中雙極板結(jié)構(gòu)示意圖；