[發明專利]一種全釩液流電池獨立單元結構、制備方法及應用

在審

• 申請號: 202010367006.8
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111477904A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 楊振坤;黃秋實;孫丹;許曉波;江杉;吳馮勃;衣寬榮;朱世陽;牟春霞
• 申請（專利權）人: 大連融科儲能裝備有限公司
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/0273;H01M8/0276;H01M8/18;H01M8/2404;H01M8/2455
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 祝詩洋

一種全釩液流電池獨立單元結構、制備方法及應用。該電池獨立單元結構，包括以離子交換膜為中心對稱向外依次連接的電極、導流框、電極板；在導流框外邊緣及電解液流道孔邊緣設置密封膠槽，對稱連接的導流框上的密封膠槽的位置交錯設置；離子交換膜尺寸大于導流框內邊緣且小于導流框外邊緣，離子交換膜邊緣打孔，使粘結劑貫穿其中，固定于導流框之間。本發明電池獨立單元結構，使相鄰節電池之間不再相互關聯，便于電池組裝、拆卸及維修；本發明取消了橡膠密封墊的使用，有效防止了密封墊彈力衰減會導致的電解液漏電，高氧化性物質析出問題，同時降低了離子交換膜的使用面積，有效節約成本，提高電堆運行穩定性并延長電堆使用壽命。

技術領域

本發明屬于液流電池技術領域，涉及液流電池電堆結構。

背景技術

液流電池通常組裝方式為各部件層疊壓濾式組裝，即將雙極板、電極框、碳 氈、離子交換膜、密封線等關鍵部件疊放，在壓濾機內電堆用彈簧整體施加預緊 力保證密封性。科研人員針對液流電池電堆存在的密封、電池效率等問題給出了 解決方案。

如中國專利申請CN102244212A公開了一種釩液流電池電堆密封方法及電 堆單元和釩液流電池電堆，其公開了將導電電極板、框板、導流板和離子膜通過 設置的熱熔線將其連接固定形成一體式結構的電堆單元。但是此種結構電池單元 并不獨立，疊加電堆時需要將所有部件按照指定次序依次疊放后再進行加固，電 堆相鄰單節電池之間共用雙極板，各節電池之間相互關聯，需要整體安裝、拆卸 及維修，耗時費力。

如中國專利申請CN101651220A公開了一種高度密封的液流電池，其主要 構思是用導電膠將質子交換膜與電極粘結，同時，用導電膠將質子交換膜的外邊 緣與液流框的外邊緣完全重合粘結，以起到電池密封的效果。由于干燥狀態下安 裝離子交換膜易造成吸水溶脹，使離子交換膜與電極框之間密封失效，因此液流 電池離子交換膜往往采用溶液處理后，在濕潤狀態下安裝，濕潤狀態下的離子交 換膜需要在電堆內部嚴格密封，通常需要整體通過螺桿和彈簧的預緊力壓緊密 封，因此，為固定離子交換膜并保證離子交換膜的密封性，膜面積通常與電極框 為外邊緣的矩形面積相同，即占用較大的面積進行固定和密封，且表面需設置進 液孔。此種組裝方式的電堆有以下缺陷：

(1)電極框位置的離子交換膜不參與氧化還原反應，僅具有固定和密封作 用，造成了膜的浪費和電堆成本的增加；

(2)離子交換膜的外邊緣接近電極框外邊緣位置，一旦電堆預緊力衰減， 電解液易通過離子交換膜的毛細作用向電堆外滲漏；

(3)濕潤隔膜直接與流道孔內電解液接觸，通過離子交換膜的離子傳導作 用，易產生漏電電流，導致電堆內部局部溫度過高，使電解液內高氧化性物質析 出，降低電堆效率及使用壽命。

綜上所述，目前本領域的液流電堆結構及組裝方式仍存在以下問題：

1、安裝及維修不便。

2、大多數離子交換膜需依賴橡膠密封墊提高密封性，電堆長時間運行后， 密封墊彈力衰減，使離子交換膜直接接觸流道孔內電解液，產生漏電，導致電解 液內高氧化性物質析出；降低電池效率及使用壽命；

3、由于電堆內部使用橡膠密封墊密封，電堆彈簧需要較大的預緊力保證密 封效果，一旦預緊力衰減后，電堆易發生電解液外漏。

發明內容

為解決本領域液流電池電堆存在的上述問題，本發明首要目的是提供了一種 具有獨立結構單節電池。該結構電池使用了一種可將離子交換膜封閉在電池內的 密封方式，取消了橡膠密封墊的使用，有效防止了密封墊彈力衰減會導致的電解 液漏電，高氧化性物質析出問題，同時降低了離子交換膜的使用面積，有效節約 成本。