[發(fā)明專利]一種可模塊化的新型釩電池電堆

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010526460.3
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111653812B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜濤;張愛芳;馬軍;張鑫;王偉;劉納;王茜;張科杰;楊洋
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司;國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01M8/2465
• 分類號: H01M8/2465;H01M8/2455;H01M8/249;H01M8/18
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰

本發(fā)明公開了一種可模塊化的新型釩電池電堆，所述電堆包括電堆兩側(cè)的支撐板、進(jìn)液板和可模塊化的單個電池或多個單電池組。所述單電池包括封閉液流框、電極、導(dǎo)電載體以及隔膜。封閉液流框的空腔中放置電極，隔膜在兩片封閉液流框中間，與電極緊密接觸，導(dǎo)電載體與封閉液流框緊密結(jié)合為一體。多個單電池組由封閉液流框、空心液流框、電極、導(dǎo)電載體、隔膜組成。相比一般電堆的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，組成部件較少，厚度較薄，有效減小了電堆的體積。單電池或多個電池組模塊化時，電堆不易漏液，可靠性高，維護(hù)方便，還可實(shí)現(xiàn)模塊化安裝，易于工業(yè)化生產(chǎn)。同時，電堆結(jié)構(gòu)簡單，安裝簡便，維護(hù)方便，有效降低了電堆制造成本、生產(chǎn)和維護(hù)過程中的人工成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及全釩液流電池領(lǐng)域，尤其涉及一種可模塊化的新型結(jié)構(gòu)的釩電池電堆。

背景技術(shù)

全釩液流電池以釩為活性物質(zhì)，電能以化學(xué)能的方式存儲在不同價態(tài)的含釩電解液中。全釩液流電池的功率與容量獨(dú)立設(shè)計(jì)、使用壽命長、安全可靠，在平滑風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電輸出、備用電源、削峰填谷等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

全釩液流電池在運(yùn)行過程中，通過泵將正負(fù)極電解液壓入電堆內(nèi)部，在機(jī)械動力作用下，使其在正負(fù)極儲液罐和正負(fù)極的閉合回路中循環(huán)流動。采用離子交換膜作為電堆的隔膜(3)分開正負(fù)極電解液，電解液從下往上流過電極表面并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，通過雙極板收集和傳導(dǎo)電流，通過這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)釩電池的充放電。

目前，制備釩電池電堆通過多個單電池串聯(lián)組成，單電池的結(jié)構(gòu)是以離子交換膜為中心，離子交換膜兩側(cè)分別為電極、液流框和雙極板，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不便于電堆組裝，同時體積也較大。

中國專利文獻(xiàn)CN201510180287.5公開了一種釩電池堆的液流結(jié)構(gòu)，通過將第一串聯(lián)單電池組和第二串聯(lián)單電池組由電堆中間隔板隔開，兩端分別安裝電堆端板；隔板有電解液通道，分別通向第一串聯(lián)單電池組和第二串聯(lián)單電池組的內(nèi)部電解液通道，最后匯集于電堆中間隔板。該專利所描述的電堆結(jié)構(gòu)可以降低多個單電池直接串聯(lián)引起的漏電電流，但沒有減少電堆的組成部件，不利于組裝，也沒有減小電堆的體積。

中國專利文獻(xiàn)CN201810363622.9公開了一種新型電堆釩電池儲能系統(tǒng)，其電堆由電池單元組成，電池單元包括護(hù)板、隔板，護(hù)板與隔板圍成一個單元空間，護(hù)板與隔板所圍成空間水平橫截面為扇環(huán)形；護(hù)板與隔板所圍成空間內(nèi)設(shè)置電極氈、雙極板、離子交換膜，離子交換膜設(shè)于前述空間的中心，離子交換膜兩邊對稱布置有電極氈和雙極板，電極氈、雙極板、離子交換膜沿圓筒軸向布置。該專利沒有減少電堆的組成部件，其結(jié)構(gòu)極為不利于組裝，也沒有減小電堆體積。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)有電堆結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，電堆內(nèi)部由多個單電池通過串聯(lián)而成，單個單電池則由電極(如石墨氈)，離子交換膜，液流框，雙極板構(gòu)成，組成部分多，電堆體積大。為解決上述問題，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可模塊化的新型釩電池電堆。

本發(fā)明所提出的可模塊化的新型釩電池電堆，包括電堆兩側(cè)的支撐板(7)、進(jìn)液板(6)和可模塊化的單電池或多個單電池組；所述單電池包括封閉液流框(1)、電極(2)、導(dǎo)電載體(5)、隔膜(3)；所述封閉液流框(1)的空腔中放置電極(2)，所述隔膜(3)在兩片封閉液流框(1)中間，所述隔膜(3)與電極(2)緊密接觸，所述導(dǎo)電載體(5)與所述封閉液流框(1)緊密結(jié)合為一體；所述多個單電池組包括封閉液流框(1)、空心液流框(4)、電極(2)、導(dǎo)電載體(5)、隔膜(3)。所述封閉液流框(1)位于多個單電池組兩側(cè)，空心液流框(4)位于電堆中間?？招囊毫骺?4)的空腔中放置電極(2)，隔膜(3)在相鄰空心液流框(4)中間，與電極(2)緊密接觸，導(dǎo)電載體(5)與封閉液流框(1)或空心液流框(4)緊密結(jié)合為一體。所述隔膜(3)的面積小于空心液流框(4)或封閉液流框(1)的面積，安裝位置在兩片空心液流框(4)或封閉液流框(1)之間，所述隔膜通過密封圈、兩片空心液流框(4)不同位置的凹槽和凸槽或塑料條、塑料框卡壓等方式固定。

所述的導(dǎo)電載體(5)與空心液流框(4)或封閉液流框(1)緊密結(jié)合成為一體。