[實用新型]一種液流電池電堆

有效

• 申請號: 202022969523.0
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN213878161U
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 邢楓;李先鋒;張華民
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M8/0273
• 分類號: H01M8/0273;H01M8/18;H01M8/2455;H01M8/2483
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本實用新型涉及一種液流電池電堆，包括依次疊合端板、集流板、第一半電堆、雙極板A、第二半電堆、集流板、端板。通過在雙極板A兩側的正極電極框和負極電極框上設置盲孔，達到第一半電堆和第二半電堆間的的電路串聯，第一半電堆和第二半電堆間的液路互不連通的目的。本實用新型提出的電堆避免了多節電池的電堆組裝造成的電解液流量供應不足、漏電電流較大的問題。同時，避免了中間設置金屬端板、集流板來分割兩個半堆帶來的成本提升問題。

技術領域

本實用新型涉及一種液流電池電堆結構，特別涉及液流電池電堆中的電極框和雙極板。

背景技術

可再生能源的大量并網和調頻調峰對傳統電網的運行造成了巨大的沖擊，由于電網的彈性調節能力不足，導致原本可以上網的風能和太陽能被放棄，造成能源的浪費。隨著能源結構的不斷調整，電網對于可再生能源的消納和調頻調峰的要求逐漸提高，一款能夠協助電網提高可再生能源電能質量、受電網調度的大容量儲能裝置成為必需?；诖?，近年來各種儲能技術應運而生。在眾多的儲能技術中，電化學儲能技術因其效率高、環境友好而發展迅速。液流電池作為電化學儲能技術的典型裝置，具有效率高、循環壽命長、容量和功率可以獨立設計、響應快、安全性高、生命周期內性價比高等突出的優勢，尤其適合于大規模儲能。近20年來發展迅速，已經成為最具有發展潛力的儲能技術之一。目前全世界的裝機容量已經超過幾百兆瓦，為該項技術的商業化奠定了基礎。

液流電池電堆，通常采用壓濾機的形式進行組裝。電堆兩端采用鋼或鋁制金屬端板，并通過金屬螺桿將內部的集流板、串聯的多節單電池和密封材料緊固在一起。其中單電池包括負極雙極板、負極電極框、負極電極、離子傳導膜、正極電極、正極電極框、正極雙極板。在一側端板上通常設置有正極電解液的進口和出口、負極電解液的進口和出口四個通孔；另一側端板為無通孔的平板。正極電解液通過端板上的電解液進口通孔流入各個正極電極框的入口分配口中，流經正極電極后匯總至正極電極框的出口分配口中，經端板上的電解液出口通孔流出電堆。負極電解液通過端板上的電解液進口通孔流入各個負極電極框的入口分配口中，流經負極電極后匯總至負極電極框的出口分配口中，經端板上的電解液出口通孔流出電堆。

通常一個電堆中串聯的單電池節數受到電解液流量和漏電電流的限制：串聯節數越多，每節電池的電解液流量供應不足；漏電電流增大，電堆性能降低。如果電堆中布置三塊金屬端板：其中電堆兩端均布置帶有電解液進出液口的端板，在電堆中間布置無通孔的平板。相當于將兩個電堆共用一塊無通孔平板的端板，并組裝在一起?？梢越鉀Q上述問題，但對于10-20kW級功率的液流電池電堆來說，金屬端板、銅集流板等占據了總成本的35％左右，采用該種方案會提高成本約13％，對于大型兆瓦級儲能系統來說，不利于成本控制。

實用新型內容

為了提高電堆性能，減小漏電電流，節約電堆成本。本實用新型提供一種液流電池電堆結構：

所述液流電池電堆，包括依次疊合端板、集流板、第一半電堆、雙極板A、第二半電堆、集流板、端板。

其中，第一半電堆和第二半電堆間的的電路串聯，第一半電堆和第二半電堆間的液路互不連通。

第一半電堆和第二半電堆分別包括由雙極板B間隔的2個以上依次疊合的單電池組件；

單電池組件包括依次疊合的中部通孔處容置有正極的電極框、隔膜、中部通孔處容置有負極的電極框；

中部帶通孔的電極框分成二類，第一類為靠近雙極板A的二個電極框，其上于遠離雙極板A的一側表面的四周邊緣設有二個盲孔，盲孔通過位于遠離雙極板A一側表面的電解液分配流道與電極框中部通孔相連通，盲孔的開口端分別與其對應側的第一半電堆或第二半電堆上相應的電解液公共通道相連通；

第二類為靠近雙極板B的電極框，其上的四周邊緣設有四個通孔，二個通孔通過電極框一側表面的電解液分配流道與電極框中部通孔相連通；電極框上的四個通孔分別與雙極板B四周邊緣設有的四個通孔一一對應連通構成四條電解液公共通道。