一种液流电池电极框和隔膜的组件及应用制造技术

一种液流电池电极框和隔膜的组件，特别涉及其在液流电池领域中的应用。包括一个中部带通孔的环状电极框，于电极框通孔中部的内壁面上设有环状凸台或环形凹槽，隔膜放置于电极框中部的通孔内，隔膜的四周边缘与环状平台相抵接或隔膜的四周边缘置于电极框内部环形凹槽内。本发明专利技术在液流电池中实现了正负极为同一个电极框的技术；在液流电池组装过程中，减少了密封材料的使用，优化了液流电池的组装工艺，降低液流电池的成本；减少密封垫的使用，减薄了电池的厚度，缩小了电池的体积，提高体积比能能；减少液流电池组装过程中密封环节，大大提高了的电堆的可靠性。提高了的电堆的可靠性。提高了的电堆的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种液流电池电极框和隔膜的组件及应用


[0001]本专利技术涉及液流电池用电极框和隔膜技术，特别涉及其在液流电池领域中的应用。

技术介绍

[0002]随着可再生清洁能源使用的呼声越来越高，风能、太阳能等可再生能源的利用问题也收到了更为广泛的关注。可是风能、太阳能等可再生能源发电受季节、气象和地域等条件的影响，具有明显的不连续、不稳定性。其发出的电力波动较大，可调节性差。直接使用，将可能对电网产生较大的冲击。而储能技术可以高效的解决这一问题。因此，储能技术也成为了万众瞩目的焦点。大规模储能技术更被认为是支撑可再生能源普及的战略性技术，得到各国政府和企业界的高度关注。
[0003]储能技术包括物理储能和化学储能两大类。物理储能包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等。化学储能主要包括铅酸电池、钠硫电池、液流电池和锂离子电池等。然而各种储能技术都有其适宜的应用领域，适合大规模储能的化学储能技术主要包括液流电池、钠硫电池、铅酸电池、锂离子电池。综合考虑各种储能技术的优缺点，液流电池储能技术受到了更为广泛地关注。
[0004]在液流电池中，电极框是放置电极和设置流道的场所，并且要求其有足够的强度和较好的耐酸碱腐蚀性。常规的液流电池，每一个单节中都包括一个正极电极框和负极电极框，他们分别存放正极电极和负极电极。正负极电极之间放置隔膜，正负极电极框分别与隔膜接触时采用密封技术，以保证电池没有外漏现象。然而在实际过程中，电池的外漏是经常存在，因此只有减少需要密封的环节，才能直接有效的解决电池的外漏问题。
专利技术内容
[0005]为了解决以上的技术问题，本专利技术提供了一种液流电池电极框和隔膜的组件，其特征在于，包括一个中部带通孔的环状电极框，于电极框通孔中部的内壁面上设有环状凸台或环形凹槽，隔膜放置于电极框中部的通孔内，隔膜的四周边缘与环状平台相抵接或隔膜的四周边缘置于电极框内部环形凹槽内。
[0006]于电极框通孔中部的内壁面上沿平行于平板状电极框表面的方向设有环状凸台或环形凹槽。环状凸台或环形凹槽与通孔同轴；
[0007]液流电池的正极和负极分别置于环状电极框的通孔内，正极和负极分别位于隔膜的二侧。电极框的二侧表面上分别设有电解液进出流道，电极框每侧表面的电解液进口流道和出口流道设置于电极框每侧表面的通过相对二侧表面上。
[0008]本专利技术提供了一种液流电池电极框和隔膜的组件，正极负极共用一个电极框，隔膜放置于电极框中间的环状平台上，环形平台的厚度小于电极框的厚度且设置于电极框上、下表面之间；隔膜四周边缘置于环状平台上表面或下表面处，可通过热压或焊接等方式使隔膜四周边缘与电极框中间环状平台上表面或下表面实现密封；或，正极负极共用一个
电极框，隔膜镶嵌于电极框内部的环形凹槽内；隔膜四周边缘置于电极框的环形凹槽内，可通过热压或焊接等方式使隔膜四周边缘和电极框的环形凹槽间实现密封。
[0009]电极框厚度优选为0.1-30mm；更优选为0.5-20mm；最优选为1-10mm。
[0010]电极框中间的环状平台，其厚度优选为0.01-7mm；更优选为0.1-5mm；最优选为0.2-2mm。
[0011]电极框内部的环形凹槽，其厚度优选为0.01-1mm；更优选为0.1-0.8mm；最优选为0.3-0.5mm。
[0012]电极框的材质可以为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等任意耐酸碱腐蚀的材质中的一种或二种以上。隔膜厚度为20um-1mm，隔膜材质可以为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等任意耐酸碱腐蚀的材质中的一种或二种以上。
[0013]本专利技术首次在液流电池中实现了正负极为同一个电极框的技术；
[0014]在液流电池组装过程中，本专利技术的有益结果：
[0015]1、减少了密封材料的使用，优化了液流电池的组装工艺，降低液流电池的成本；
[0016]2、减少密封垫的使用，减薄了电池的厚度，缩小了电池的体积，提高体积比能能；
[0017]3、电池正负极共用一个电极框，优化电池组装工艺、减少液流电池组装过程中密封环节，大大提高了的电堆的可靠性。
[0018]4、本专利技术拓宽了液流电池电极框的适用方式。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例1、2、5、6、7、8的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例3、4、9、10、11、12的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术对比例的结构示意图。
具体实施方式
[0022]以下的实施例是对本专利技术的进一步说明，并不是限制本专利技术的范围。
[0023]实施例1
[0024]选取方形聚乙烯材质平板作为中部带通孔的环状电极框1的基材，其长600mm，宽400mm，厚度8mm；于电极框1的二侧表面上分别上分别设置有流道3(分别作为电解液进出流道，电极框每侧表面的电解液进口流道和出口流道设置于电极框每侧表面的通孔相对二侧表面上)；电极框通孔(长500mm，宽300mm)中间设置有环状平台2(与通孔同几何对称中心轴线)，环状平台2的厚度为1mm且把电极框1均匀的分隔成两部分，每部分厚度为3.5mm，并于其内分别放置电池的正极和负极。如附图1中所示，附图1b是附图1a的截面图，以更好的描述本实施例。以此电极框1组装10节全钒液流电堆，隔膜选用含有聚乙烯的膜，厚度为400um。采用热压的密封方式将隔膜四周边缘与环形平台2的一侧表面进行密封，组装电池可承受最大外漏检测压力为0.15MPa，电堆厚度为87mm。在160mA/cm2条件下运行时，电堆能量效率为81.6％。
[0025]实施例2
[0026]选取方形聚乙烯材质平板作为中部带通孔的环状电极框1的基材，其长600mm，宽400mm，厚度8mm；于电极框1的二侧表面上分别上分别设置有流道3(分别作为电解液进出流
道，电极框每侧表面的电解液进口流道和出口流道设置于电极框每侧表面的通孔相对二侧表面上)；电极框通孔(长500mm，宽300mm)中间设置有环状平台2(与通孔同几何对称中心轴线)，环状平台2的厚度为1mm且把电极框1均匀的分隔成两部分，每部分厚度为3.5mm，并于其内分别放置电池的正极和负极。如附图1中所示，附图1b是附图1a的截面图，以更好的描述本实施例。以此电极框1组装10节全钒液流电堆，隔膜选用含有聚乙烯的膜，厚度为400um。采用激光焊接的密封方式将隔膜四周边缘与环形平台2的一侧表面进行密封，组装电池可承受最大外漏检测压力为0.22MPa，电堆厚度为87mm。在160mA/cm2条件下运行时，电堆能量效率为81.9％。
[0027]实施例3
[0028]选取方形聚乙烯材质平板作为中部带通孔的环状电极框4的基材，其长600mm，宽400mm，厚度8mm；于电极框4的二侧表面上分别上分别设置有流道6(分别作为电解液进出流道，电极框每侧表面的电解液进口流道和出口流道设置于电极框每侧表面的通孔相对二侧表面上)；电极框通孔(长500mm，宽300mm)中间设置有环状凹槽5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液流电池电极框和隔膜的组件，其特征在于，包括一个中部带通孔的环状电极框，于电极框通孔中部的内壁面上设有环状凸台或环形凹槽，隔膜放置于电极框中部的通孔内，隔膜的四周边缘与环状平台相抵接或隔膜的四周边缘置于电极框内部环形凹槽内。2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，于电极框通孔中部的内壁面上沿平行于平板状电极框表面的方向设有环状凸台或环形凹槽；隔膜的四周边缘与环状平台或环形凹槽密封连接，隔膜将电极框通孔分隔成二个互不连通的腔室。3.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，液流电池的正极和负极分别置于环状电极框的通孔内，正极和负极分别位于隔膜的二侧。4.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，于平板状电极框的二侧表面上分别设有电解液进出流道，电极框每侧表面的电解液进口流道和出口流道设置于电极框每侧表面的通孔相对二侧表面上。5.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，正极负极共用一个电极框，隔膜放置于电极框中间的环状平台上，环形平台的厚度小于电极框的厚度且设置于电极框上、下表面之间；隔膜四周边缘置于环状平台上表面或下表面处，可通过热压或焊接等方式使隔膜四周边缘与电极框中间...

【专利技术属性】
技术研发人员：史丁秦，李先锋，张华民，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：