一种双极板结构、电堆及液流电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双极板结构、电堆以及液流电池，双极板结构包括两个极板；极板上设有A口、B口、C口和D口，其背面凹设有与A口对应连通的引流A区、与B口对应连通的引流B区；极板上设有贯穿引流A区的引流A口和贯穿引流B区的引流B口；其正面并排设有多个流道单元，流道单元至少包括两个与引流A、B口连通的蛇形连通流道和一个位于两蛇形连通流道之间且一端与引流A口连通另一端封闭的蛇形插指流道；两个极板连接后，一个极板的A口、B口、C口、D口分别与另一极板的C口、D口、A口、D口一一对应。本实用新型专利技术可以提高流道脊下活性物质的传输效率、确保活性物质在电极内分布的均匀性，有利于活性物质与电极反应动力学的提升。性物质与电极反应动力学的提升。性物质与电极反应动力学的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种双极板结构、电堆及液流电池


[0001]本技术属于电化学储能
，尤其涉及一种双极板结构、电堆及液流电池。

技术介绍

[0002]液流电池，全称为氧化还原液流电池，是一种高效的电化学储能技术。液流电池包括电堆，电堆由集流板、端板和多个电池单元等部件组成，其中电池单元由双极板、碳电极、质子交换膜、电极边框等部件组成。其中双极板是液流电池的重要部件之一，双极板上的流道起着输送活性物质（电解液）的作用。
[0003]目前传统的双极板一般采用平板结构，活性物质通过多孔碳电极（如碳毡）传输，此结构流阻较大，严重影响液流电池的传质能力，不利于电池充放电速率的提升。此外，还有少数具有蛇形流道结构的双极板中，流道结构在同一平面内包括两个相邻且流向完全反向的流动流道，且该反向流道在电极有效面积内流经长度保持一致；在电池的实际运行过程中，当电堆内部全部充满活性物质时，相邻流道间的活性物质浓度差很小，远离流道入口区域活性物质浓差不足以促使活性物质从流道脊下（流道脊与碳毡电极接触的位置）穿越、影响了流道脊下活性物质的传输效率，进而影响了活性物质在电极内分布的均匀性，不利于活性物质与电极反应动力学的提升。

技术实现思路

[0004]旨在克服上述现有技术中存在的至少之一处不足，本技术提供了一种双极板结构、电堆及液流电池；可提高流道脊下活性物质的传输效率、确保活性物质在电极内分布的均匀性，有利于活性物质与电极反应动力学的提升。
[0005]为解决上述现有技术中存在的问题，本技术实施例提供了一种双极板结构，包括两个背面密封连接的极板；所述极板上设有A口、B口、C口和D口，所述极板的正面并排设置有多个流道单元，每个所述流道单元至少包括两个蛇形连通流道和一个位于两个所述蛇形连通流道之间的蛇形插指流道；
[0006]所述极板的背面凹设有与所述A口对应且连通的引流A区、与所述B口对应且连通的引流B区；所述极板上设有贯穿所述引流A区的引流A口和贯穿所述引流B区的引流B口；所述蛇形连通流道的两端分别与所述引流A口和所述引流B口连通，所述蛇形插指流道的一端与所述引流A口连通，另一端封闭；
[0007]两个所述极板连接后，第一个所述极板的所述A口与第二个所述极板的所述C口对应；第一个所述极板的所述B口与第二个所述极板的所述D口对应；第一个所述极板的所述C口与第二个所述极板的所述A口对应；第一个所述极板的所述D口与第二个所述极板的所述B口对应。
[0008]进一步，所述蛇形连通流道和所述蛇形插指流道均包括若干水平流道段和若干竖直流道段；所述水平流道段和所述竖直流道段交替设置；
[0009]所述水平流道段的宽度大于所述竖直流道段的宽度，所述水平流道段的深度等于所述竖直流道段的深度。
[0010]进一步，同一所述流道单元中，所述蛇形连通流道和所述蛇形插指流道之间形成第一流道脊；相邻两个所述流道单元之间形成第二流道脊；
[0011]所述第一流道脊和所述第二流道脊的水平段的宽度等于所述水平流道段的宽度；竖直段的宽度等于所述竖直流道段的宽度。
[0012]进一步，所述A口、所述B口、所述C口和所述D口分别设置于所述极板的角部；
[0013]且所述A口与所述B口位于所述极板的同侧的竖直边部上；或者，所述A口与所述B口呈对角设置。
[0014]进一步，所述引流A口和所述引流B口分别设置有多个，且设置数量与所述流道单元的设置数量一致。
[0015]进一步，所述引流A区和所述引流B区上均设有隔板；所述引流A区被相应所述隔板分隔成多个与所述引流A口一一对应的引流A分区；所述引流B区被相应所述隔板分隔成多个与所述引流B口一一对应的引流B分区。
[0016]进一步，所述引流A分区和所述引流B分区上设有引流凸起。
[0017]进一步，所述双极板结构中至少一个所述极板的背面设有第一密封槽；
[0018]所述第一密封槽包括矩形密封段和四个开口端与所述矩形密封段交汇连通的U型密封段；四个所述U型密封段与所述矩形密封段的边部围成封闭区域内；所述A口、所述B口、所述C口、所述D口分别位于相应的所述封闭区域内，且所述引流A区位于与所述A口对应的所述封闭区域内，所述引流B区位于与所述B口对应的所述封闭区域内。
[0019]本技术实施例还提供了一种电堆，用于液流电池，包括多个串联的电池单元，所述电池单元包括双极板、第一电极、第一电极边框结构、质子膜、第二电极边框结构及第二电极极板；所述双极板为上述的双极板结构。
[0020]本技术实施例还提供了一种液流电池，包括上述的电堆。
[0021]由于采用了上述技术方案，本技术取得的有益效果如下：
[0022]本技术中的双极板结构，包括两个背面密封连接的极板；极板上设有A口、B口、C口和D口，极板的正面并排设置有多个流道单元，每个流道单元至少包括两个蛇形连通流道和位于两个蛇形连通流道之间的蛇形插指流道；极板的背面凹设有与A口对应连通的引流A区、与B口对应连通的引流B区；极板上设有贯穿引流A区的引流A口和贯穿引流B区的引流B口；蛇形连通流道的两端分别与引流A口和引流B口连通，蛇形插指流道的一端与引流A口连通，另一端封闭；两个极板连接后，第一个极板的A口与第二个极板的C口对应（用于第一活性物质的流入）；第一个极板的B口与第二个极板的D口对应（用于第一活性物质的流出）；第一个极板的C口与第二个极板的A口对应（用于第二活性物质的流入）；第一个极板的D口与第二个极板的B口对应（用于第二活性物质的流出）。电堆包括具有上述双极板结构的电池单元；液流电池包括电堆。
[0023]第一活性物质经第一个极板的A口与第二个极板的C口进入第一个极板上的引流A区和第二个极板背面形成的引流A通道，随后从相应的引流A口流入流道单元（进行充放电反应）；最后经第一个极板上的引流B口进入相应引流B区和第二极板板背面形成的引流B通道，并从第一个极板的B口与第二个极板的D口流出。第一活性物质在流道单元中流动时，由
于蛇形插指流道的出口端封闭，致使蛇形插指流道与相邻的蛇形连通流道之间的压力差增大，该压力差可促第一活性物质从流道脊下穿越，提高了流道脊下活性物质的传输效率；蛇形插指流道还可优化第一活性物质浓度与流速分配，确保第一活性物质在电极内分布的均匀性；更能增大第一活性物质在临近引流B口处的流动速度，扰动第一活性物质的流动状态，有利于第一活性物质与电极反应动力学的提升。
[0024]综上所述，本技术可以提高流道脊下活性物质的传输效率、确保活性物质在电极内分布的均匀性，有利于活性物质与电极反应动力学的提升。
附图说明
[0025]图1是本技术双极板结构的结构示意图；
[0026]图2是图1中A处结构的放大示意图；
[0027]图3是图1中B处结构的放大示意图；
[0028]图4是图1中流道单元的结构示意图；
[0029]图5是图1的结构解图；
[0030本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双极板结构，其特征在于，包括两个背面密封连接的极板；所述极板上设有A口、B口、C口和D口，所述极板的正面并排设置有多个流道单元，每个所述流道单元至少包括两个蛇形连通流道和一个位于两个所述蛇形连通流道之间的蛇形插指流道；所述极板的背面凹设有与所述A口对应且连通的引流A区、与所述B口对应且连通的引流B区；所述极板上设有贯穿所述引流A区的引流A口和贯穿所述引流B区的引流B口；所述蛇形连通流道的两端分别与所述引流A口和所述引流B口连通，所述蛇形插指流道的一端与所述引流A口连通，另一端封闭；两个所述极板连接后，第一个所述极板的所述A口与第二个所述极板的所述C口对应；第一个所述极板的所述B口与第二个所述极板的所述D口对应；第一个所述极板的所述C口与第二个所述极板的所述A口对应；第一个所述极板的所述D口与第二个所述极板的所述B口对应。2.根据权利要求1所述的双极板结构，其特征在于，所述蛇形连通流道和所述蛇形插指流道均包括若干水平流道段和若干竖直流道段；所述水平流道段和所述竖直流道段交替设置；所述水平流道段的宽度大于所述竖直流道段的宽度，所述水平流道段的深度等于所述竖直流道段的深度。3.根据权利要求2所述的双极板结构，其特征在于，同一所述流道单元中，所述蛇形连通流道和所述蛇形插指流道之间形成第一流道脊；相邻两个所述流道单元之间形成第二流道脊；所述第一流道脊和所述第二流道脊的水平段的宽度等于所述水平流道段的宽度；竖直段的宽度等于所述竖直流道段的宽度。4.根据权利要求2所述的双极板结构，其特征在于，所述A口、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桂香，张聪，
申请(专利权)人：潍坊力德电储科技有限公司，
类型：新型
国别省市：