[發明專利]一種高電壓大功率全釩液流電池儲能模塊及制造控制方法

在審

• 申請號: 202210910224.0
• 申請日: 2022-07-29
• 公開（公告）號: CN115312822A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 陳繼軍;趙永貴;梁先升;伍林;唐鋼
• 申請（專利權）人: 四川偉力得能源股份有限公司
• 主分類號: H01M8/2455
• 分類號: H01M8/2455;H01M8/2404;H01M8/18;H01M8/249;H01M8/04992;H01M8/04
• 代理公司: 成都市集智匯華知識產權代理事務所(普通合伙) 51237
• 代理人: 李華

本發明公開了一種高電壓大功率全釩液流電池儲能模塊，包括用于存戶電流的儲能模塊本體、用于管理儲能模塊充放電并進行交直流轉換的儲能變流器以及電池管理系統；所述儲能模塊本體由若干電堆模塊串聯而成；所述電堆模塊由若干電堆先串聯后再并聯而成。所述儲能模塊本體由3個電堆模塊串聯而成；所述電堆模塊由8個電堆四四一組串聯后再進行并聯而成。所述單個電堆的功率≥47KW，電壓≥108.5V，使得全釩液流電池儲能模塊的功率≥1125KW，電壓≥1300V。

技術領域

本發明涉及一種電池儲能模塊，尤其是一種高電壓、大功率的全釩液流電池儲能模塊。

背景技術

釩液流電池是一種以釩為活性物質呈循環流動液態的氧化還原電池。釩電池電能以化學能的方式存儲在不同價態釩離子的硫酸電解液中，通過外接泵把電解液壓入電池堆體內，在機械動力作用下，使其在不同的儲液罐和半電池的閉合回路中循環流動，采用質子交換膜作為電池組的隔膜，電解質溶液平行流過電極表面并發生電化學反應，通過雙電極板收集和傳導電流，從而成電能和化學能的相互轉化，實現電池的充電和放電。

目前市面上的釩液流儲能系統模塊最高直流電壓＜1000V，使得雙向儲能變流器交流側額定電壓值局限在較低值，導致不能配套能效更高的升壓變壓器。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種高電壓大功率全釩液流電池儲能模塊及制造控制方法，其功率和電壓都超過市面上現有的電池儲能模塊。

為解決以上技術問題，本發明的技術方案為采用一種高電壓大功率全釩液流電池儲能模塊，包括用于存戶電流的儲能模塊本體、用于管理儲能模塊充放電并進行交直流轉換的儲能變流器以及電池管理系統；所述儲能模塊本體由若干電堆模塊串聯而成；所述電堆模塊由若干電堆先串聯后再并聯而成。

作為一種改進，所述儲能模塊本體由3個電堆模塊串聯而成；所述電堆模塊由8個電堆四四一組串聯后再進行并聯而成。

作為一種進一步的改進，所述單個電堆的功率≥47KW，電壓≥108.5V，使得全釩液流電池儲能模塊的功率≥1125KW，電壓≥1300V。

作為另一種更進一步的改進，所述電堆由若干電堆單元堆疊而成；所述電堆單元包括離子交換膜，所述離子交換膜兩側對稱設置有碳氈、導流框和雙極板；所述導流框和雙極板在離子交換膜兩側拼合成容納電解液的空腔；所述流道口設置在導流框上。

作為一種改進，所述雙極板由熱塑性高分子材料與導電碳材料均勻混合后的復合材料制作；所述復合材料中以熱塑性高分子材料為基體材料，其含量為20～50％，所述復合材料中以碳粉、石墨粉、碳納米管為導電材料，其含量為50～80％。

作為一種改進，所述雙極板的制造方法為：

將熱塑性高分子材料以及碳粉、石墨粉、碳納米管在150～250℃的溫度下均勻混合；

將混合后的材料破碎成直徑1～10mm的顆粒料；

將顆粒料在150～250℃的溫度下擠壓成板材并裁剪成雙極板。

作為一種改進，所述電堆的電極為石墨氈電極；所述石墨氈電極表面附著有金屬陽離子。

本發明還提供一種高電壓大功率全釩液流電池儲能模塊的制造方法，包括：

制造電堆，包括：制造電堆單元；將若干電堆單元焊接堆疊；將電堆單元端面鏜銑平整；對電堆進行封裝；進行氣密性檢測；進行整體封裝；進行性能檢測；

將電堆組裝成電堆模塊；

將電堆模塊串聯成電池模塊本體；

將電池模塊本體、儲能變流器、電池管理系統組裝成電堆模塊。

作為一種改進，所述將電堆組裝成電堆模塊包括：