一种液流电池中单电池的电极框结构及单电池及电堆制造技术

本发明专利技术公开了一种液流电池中单电池的电极框结构及单电池及电堆，电堆结构按照盖板-端板-集流板-若干单电池-集流板-分流板-集流板-若干单电池-集流板-端板-盖板的顺序组合而成，并且两端的盖板通过紧固件进行机械紧固；电极框组件包括膜框与电极框，采用密封条或卡扣或两者结合方式密封，膜框结构在装配过程中对离子膜的物理结构稳定性起到了很大的改善作用，且便于电堆装配，提高了电堆模块的稳定性；膜框与电极框一体化设计优化了流场分布、减小了膜与电极之间的接触电阻，提高了电池效率。电堆由N个半堆组成，可提高单堆的功率、有效的保证主管路电解液的分配均一性，对于电堆的装配起到半堆预装和预检的效果，方便电堆的维护。

【技术实现步骤摘要】
一种液流电池中单电池的电极框结构及单电池及电堆
本专利技术涉及一种液流电池的
，尤其涉及一种液流电池中单电池的电极框结构及单电池及电堆。
技术介绍
液流电池(flowredoxbattery或redoxflowbattery)是一种新型的大型电化学储能电池，它不同于通常使用固体材料电极或气体电极的电池，其活性物质是流动的电解质溶液，正负极电解液分开各自循环，其最显著特点是规模化蓄电且功率与容量可独立设计。液流电池是一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长等特点。在广泛利用可再生能源的呼声高涨形势下，液流电池作为一种储能产品将迎来一个快速发展的时期。液流电池电堆模块由盖板、端板、集流体、单元电池、集流体、端板、盖板依次组合而成，单元电池为其核心单元，是电池的功率组件；液流框是单元电池的关键部件，是电化学活性物质电化学反应的场所，是解决电池内密封的关键部件，因此液流框组件、单元电池对于液流电池电堆具有重要的结构和功能意义。目前常见的单元电池设计，中国专利文献(公开号：CN101651220)公开了专利技术专利《一种高度密封的液流电池》，提供了一种液流电池单元电池设计方案。中国专利文献(公开号：CN101651220)公开了专利技术专利《一种高度密封的液流电池》，提供了一种液流电池单元电池设计方案，但其采用高分子材料粘结密封，在电堆长时间运行过程中，高分子材料易老化致使电堆出现漏液问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种液流电池中单电池的电极框结构及单电池及电堆，以解决现有电池在电堆长时间运行过程中，高分子材料易老化致使电堆出现漏液的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种液流电池中单电池的电极框结构，所述电极框包括电极框板、双极板、电极材料和密封条，所述密封条包括双极板密封条和电极框密封条，其中，所述双极板和所述电极框板之间通过密封方式结合，所述电极框结构按照电极材料-双极板密封条-双极板-双极板密封条-密封条-电极框密封条-电极框板-电极框密封条-电极材料的顺序组合而成。上述单电池的电极框结构，其中，所述电极材料的材质可以为碳毡、石墨毡、纳米碳纤维或者其他复合材料；所述电极框板的材质为PP、PE、PVC、PVDF或其他高分子材料。上述单电池的电极框结构，其中，所述电极框为矩形结构，所述电极框上分布有进液口、出液口和流道，进液口和出液口分布于所述电极框的对角位置处，流道位于进液口和出液口所在的所述电极框的两边。上述单电池的电极框结构，其中，密封条的材料为硅橡胶、氟橡胶、三元乙丙胶或者其他具体密封性和弹性的材料；所述双极板的材质为导电塑料板、纳米碳纤维或其他复合材料。一种单电池，其中，所述单电池由所述电极框和膜框组合而成，所述电极框与所述膜框组成液流框组件；所述膜框由膜板、膜和密封条组成，所述膜框按照膜板-膜-密封条-膜板的顺序组合而成。上述单电池，其中，所述膜为离子膜，所述膜和所述膜板之间通过上述密封方式结合。上述单电池，其中，所述膜框为矩形结构，所述膜框上分布有进液口和出液口，进液口和出液口分布于所述膜框的对角位置处。一种电堆组件，其中，所述电堆组件包括盖板、端板、集流板、分流板和半堆组成，半堆个数N(1≦N≦8)，所述半堆由M(1≦M≦40)个单电池组成；所述电堆结构按照盖板-端板-集流板-若干单电池-集流板-分流板-集流板-若干单电池-集流板-端板-盖板的顺序组合而成，并且两端的所述盖板通过紧固件进行机械紧固。上述电堆，其中，所述盖板、所述端板和所述分流板的材料为环氧树脂类高分子材料或合金类金属材料。上述电堆，其中，所述集流板的材料为铜、银、铝等金属材料或导电高分子材料。本专利技术由于采用了上述技术，产生的积极效果是：本专利技术中的电极框组件包括膜框与电极框，采用密封条或卡扣或两者结合方式密封，膜框结构在装配过程中对离子膜的物理结构稳定性起到了很大的改善作用，且便于电堆装配，提高了电堆模块的稳定性；膜框与电极框一体化设计优化了流场分布、减小了膜与电极之间的接触电阻，提高了电池效率。电堆由N个半堆组成，可提高单堆的功率、有效的保证主管路电解液的分配均一性，对于电堆的装配起到半堆预装和预检的效果，方便电堆的维护。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术的一种液流电池中单电池的电极框结构及单电池及电堆中电极框的爆炸图；图2为本专利技术的一种液流电池中单电池的电极框结构及单电池及电堆中膜框的爆炸图；图3为本专利技术的一种液流电池中单电池的电极框结构及单电池及电堆中单电池的爆炸图；图4为本专利技术的一种液流电池中单电池的电极框结构及单电池及电堆中的电堆结构的爆炸图；图5为本专利技术的一种液流电池中单电池的电极框结构及单电池及电堆中的电堆结构的立体结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。实施例请结合图1至图5所示，本专利技术的一种液流电池中单电池的电极框结构，电极框包括电极框板、双极板、电极材料和密封条，密封条包括双极板密封条和电极框密封条，其中，双极板和电极框板之间通过密封方式结合，电极框结构按照电极材料-双极板密封条-双极板-双极板密封条-密封条-电极框密封条-电极框板-电极框密封条-电极材料的顺序组合而成。本专利技术在上述基础上还具有以下实施方式，请继续参见图1至图5所示，本专利技术的进一步实施例中，电极材料的材质可以为碳毡、石墨毡、纳米碳纤维或者其他复合材料；电极框板的材质为PP、PE、PVC、PVDF或其他高分子材料。本专利技术的进一步实施例中，电极框为矩形结构，电极框上分布有进液口、出液口和流道，进液口和出液口分布于电极框的对角位置处，流道位于进液口和出液口所在的电极框的两边。本专利技术的进一步实施例中，密封条的材料为硅橡胶、氟橡胶、三元乙丙胶或者其他具体密封性和弹性的材料；双极板的材质为导电塑料板、纳米碳纤维或其他复合材料。本实施例中还包括一种单电池，其中，单电池由电极框和膜框组合而成，电极框与膜框组成液流框组件；膜框由膜板、膜和密封条组成，膜框按照膜板-膜-密封条-膜板的顺序组合而成。本专利技术的进一步实施例中，膜为离子膜，膜和膜板之间通过密封方式结合。本专利技术的进一步实施例中，膜框为矩形结构，膜框上分布有进液口和出液口，进液口和出液口分布于膜框的对角位置处。本专利技术的实施例中还包括一种电堆组件，其中，电堆组件包括盖板、端板、集流板、分流板和半堆组成，半堆由15个单电池组成；电堆结构按照盖板-端板-集流板-若干单电池-集流板-分流板-集流板-若干单电池-集流板-端板-盖板的顺序组合而成，并且两端的盖板通过紧固件进行机械紧固。本专利技术的进一步实施例中，盖板、端板和分流板的材料为环氧树脂。本专利技术的进一步实施例中，集流板的材料为铜、银、铝等金属材料或导电高分子材料。使用者可根据以下说明进一步的认识本专利技术的特性及功能，本专利技术目的是提出一种液流电池中单电池的电极框结构及单电池及电堆，能有效提高电池密封，提供了液流电池串液、漏液的解决方案，减少了液流电池的漏电电流，增强了液流电池的进液均匀性，且结构简单易维护。如图3所示，液流框组件其特征在于包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液流电池中单电池的电极框结构，所述电极框包括电极框板、双极板、电极材料和密封条，所述密封条包括双极板密封条和电极框密封条，其特征在于，所述双极板和所述电极框板之间通过密封方式结合，所述电极框结构按照电极材料‑双极板密封条‑双极板‑双极板密封条‑密封条‑电极框密封条‑电极框板‑电极框密封条‑电极材料的顺序组合而成。

【技术特征摘要】
1.一种液流电池中单电池的电极框结构，所述电极框包括电极框板、双极板、电极材料和密封条结构，所述密封条结构包括双极板密封条和电极框密封条，其特征在于，所述双极板和所述电极框板之间通过密封方式结合，所述电极框按照电极材料-双极板密封条-双极板-双极板密封条-密封条-电极框密封条-电极框板-电极框密封条-电极材料的顺序组合而成；所述电极框为矩形结构，所述电极框上分布有进液口、出液口和流道，进液口和出液口分布于所述电极框的对角位置处，流道位于进液口和出液口所在的所述电极框的两边；所述电极材料的材质为碳毡、石墨毡或纳米碳纤维；所述电极框板的材质为PP、PE、PVC、或PVDF；密封条的材料为硅橡胶、氟橡胶、三元乙丙胶或者其他具有密封性和弹性的材料；所述双极板的材质为导电塑料板、或纳米碳纤维。2.一种单电池，其特征在于，包括权利要求1中所述的电极框，还包括：所述单电池由所述电极框和膜框组合而成，所述电极框与所述膜框组成液流框组件；所述膜框由膜板、膜和密封条组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨霖霖，邸志岗，倪蕾蕾，王少鹏，苏青，廖文俊，曾乐才，张艳梅，余晴春，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31