[發(fā)明專利]一種鋅溴單液流電池結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011262534.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN114497618A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苑辰光;李先鋒;張華民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所;華秦儲(chǔ)能技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/0265
• 分類號(hào): H01M8/0265;H01M8/0273;H01M8/0206;H01M8/18
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發(fā)明涉及一種鋅溴單液流電池結(jié)構(gòu)，包括一節(jié)單電池或由二節(jié)以上單電池串聯(lián)而成的電池組，單電池包括依次層疊的負(fù)極電極框、隔膜、置于正極電極框中部通孔內(nèi)的正極碳?xì)蛛姌O；所述負(fù)極電極框?yàn)橐恢胁繋в型ㄟ^(guò)的矩形平板，于平板的一側(cè)表面A上通孔的相對(duì)二側(cè)分別設(shè)有負(fù)極電解液進(jìn)口流道和負(fù)極電解液出口流道；于平板的一側(cè)表面A上通孔的另外相對(duì)二側(cè)分別設(shè)有相對(duì)應(yīng)的對(duì)沖流道，對(duì)沖流道分別與中部通孔和負(fù)極電解液進(jìn)口流道相連通；一負(fù)極支撐格柵置于負(fù)極電極框中部通孔內(nèi)。負(fù)極支撐格柵起到支撐隔膜的作用，避免正極碳?xì)蛛姌O由于較大的壓緊力作用將隔膜壓至與雙極板接觸，導(dǎo)致電池失效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液流電池儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋅溴單液流電池領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋅溴單液流電池是一種新型的低成本、高效率、長(zhǎng)使用壽命的液流電池儲(chǔ)能技術(shù)，具有較高的能量密度，裝置簡(jiǎn)單易操縱的優(yōu)點(diǎn)。碳?xì)肿鳛殇\溴單液流電池中的電極，其成本大約占據(jù)鋅溴單液流電池總成本的50％，因此使用低成本的電極材料甚至不使用電極將可大大地降低鋅溴單液流電池的成本。同時(shí)由于碳?xì)植牧媳旧碜鳛橐环N影響因素，其本身的不均勻會(huì)導(dǎo)致鋅溴單液流電池各節(jié)的不均勻，因此在鋅溴單液流電池中不使用碳?xì)謺?huì)增加鋅溴單液流電池的均勻程度。由于鋅溴單液流電池正極側(cè)不流動(dòng)，并且溴的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)較差，為保證電池具有較高的效率，正極側(cè)仍然需要較高反應(yīng)活性的電極。而鋅溴單液流電池的負(fù)極為鋅的沉積溶解，其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)較好，因此不需要依賴較高活性的反應(yīng)基體；同時(shí)鋅單質(zhì)在累積時(shí)會(huì)優(yōu)先在已經(jīng)生成的鋅單質(zhì)表面繼續(xù)沉積鋅，負(fù)極側(cè)無(wú)需提供更多反應(yīng)位的電極，因此在鋅溴單液流電池的負(fù)極側(cè)不使用碳?xì)植牧鲜菢O其可行的。然而，采用負(fù)極空腔，正極放置電極的結(jié)構(gòu)，由于負(fù)極沒(méi)有支撐，隔膜受到正極電極的擠壓變形，影響電池的可靠性，同時(shí)由于負(fù)極沉積的鋅與雙極板之間的附著力不強(qiáng)，在較高的電解液流速下，鋅單質(zhì)很容易就被電解液沖刷掉，甚至堵塞流道，影響電池性能及壽命。因此在負(fù)極增加支撐結(jié)構(gòu)以及降低電解液流速是提升負(fù)極空腔，正極放置電極這種結(jié)構(gòu)的鋅溴單液流電池的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種鋅溴單液流電池。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

包括一節(jié)單電池或由二節(jié)以上單電池串聯(lián)而成的電池組，單電池包括依次層疊的負(fù)極電極框、隔膜、置于正極電極框中部通孔內(nèi)的正極碳?xì)蛛姌O；

所述負(fù)極電極框?yàn)橐恢胁繋в型椎木匦纹桨澹谄桨宓囊粋?cè)表面A上通孔的相對(duì)二側(cè)(即矩形的一對(duì)相對(duì)二側(cè)邊所在的表面A上，即表面A的上下二側(cè))分別設(shè)有負(fù)極電解液進(jìn)口流道和負(fù)極電解液出口流道，以及連通負(fù)極電解液進(jìn)口流道和中部通孔的電解液進(jìn)口分配流道、連通負(fù)極電解液出口流道和中部通孔的電解液出口分配流道；

于平板的一側(cè)表面A上通孔的另外相對(duì)二側(cè)(即矩形的另外一對(duì)相對(duì)二側(cè)邊所在的表面A上，即表面A的左右二側(cè))分別設(shè)有相對(duì)應(yīng)的對(duì)沖流道，對(duì)沖流道分別與中部通孔和負(fù)極電解液進(jìn)口流道相連通；一負(fù)極支撐格柵置于負(fù)極電極框中部通孔內(nèi)。

負(fù)極電解液于通孔內(nèi)由負(fù)極電解液進(jìn)口分配流道向負(fù)極電解液出口分配流道側(cè)流動(dòng)，負(fù)極支撐格柵由沿負(fù)極電解液流動(dòng)方向平行、間隔設(shè)置的2根以上條狀導(dǎo)流板構(gòu)成(2根以上條狀導(dǎo)流板從左至右依次平行、間隔)。

對(duì)沖流道靠近負(fù)極電解液進(jìn)口分配流道設(shè)置，對(duì)沖流道位于負(fù)極電解液進(jìn)口分配流道的二側(cè)(左右)，對(duì)沖流道為中部通孔平行于電解液流動(dòng)方向的側(cè)邊長(zhǎng)度的1/3-2/3。

同時(shí)，在負(fù)極電極框上的電解液進(jìn)口分配流道采用了漸擴(kuò)流道設(shè)計(jì)，即垂直于電解液流動(dòng)方向的截面面積逐漸增大的流道。

負(fù)極電解液進(jìn)口流道和負(fù)極電解液出口流道、負(fù)極電解液進(jìn)口分配流道和負(fù)極電解液出口分配流道以及對(duì)沖流道的流道寬度為2mm-4mm，流道深度為0.5mm-1mm；負(fù)極電極框的總厚度在1.5mm-2mm之間。條狀導(dǎo)流板寬度為2mm-4mm，相鄰條狀導(dǎo)流板或條狀導(dǎo)流板與其平行相鄰的通孔內(nèi)壁面間隔為10mm-15mm；條狀導(dǎo)流板的厚度在1.5mm-2mm之間。