全钒液流电池单电池结构制造技术

本实用新型专利技术涉及全钒液流电池技术领域，具体为一种全钒液流电池单电池结构，包括依次叠合的复合端板、电极、电解液框和离子导电膜，复合端板、电极和电解液框以离子导电膜为中心在离子导电膜的两侧由外至内依次对称分布。本实用新型专利技术设计的全钒液流电池单电池结构，将端板、集流体和垫圈多个结构集成为一体的复合端板，简化了电池结构；复合端板靠近电极的一侧设置导电疏水层，减少电解液和集流体接触的可能，保护集流体不被腐蚀；将现有电池结构中石墨板流道改为电解液框，电解液框设置电极支撑结构、膜支撑结构和电解液流道，减小了通液时电池的内压，电解液从电极的一侧流动更有利于膜两侧电荷转移，更适用于梯度电极的测试。更适用于梯度电极的测试。更适用于梯度电极的测试。

【技术实现步骤摘要】
全钒液流电池单电池结构


[0001]本技术全钒液流电池
，具体为一种全钒液流电池单电池结构。

技术介绍

[0002]随着化石能源的日益枯竭，风能、太阳能等可再生能源的开发利用成为各国关注的焦点，由于风能、太阳能受天气等因素影响具有不连续、不稳定性，这会在可再生能源发电并网过程中对电网造成冲击，影响供电质量及电网稳定。储能技术则可解决这一问题，保证可再生能源发电并网的高效稳定运行，储能技术主要分为物理储能和化学储能两大类，其中以全钒液流电池为代表的化学储能由于具有功率和容量相互独立、响应迅速、结构简单、易于设计、循环寿命长、环境友好等诸多优点。
[0003]在对全钒液流电池关键材料(如电极)进行研究时，需要组装单电池进行性能测试，通过单电池测试仪实现对电池性能参数进行测试和管理，单电池是全钒液流电池的基本单元，主要由一组正负电极及分开电极的离子传导膜组成，目前单电池结构一般包括离子传导膜，电极，电极框，集流板，带有液体出口和进口的端板以及密封件和紧固件等其他辅助部件。
[0004]但目前的单电池结构设计存在以下问题：(1)部件拆分结构过多，不方便安装；(2)石墨板流道容易被电解液侵蚀，对集流板的抗腐蚀能力要求较高，容易造成漏液；(3)电极的反应区和导电区在电极同一侧不利于电荷传递和梯度电极的设计。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供全钒液流电池单电池结构，以解决上述
技术介绍
中提出的现有单电池结构设计拆分结构过多，不方便安装的问题。
[0006]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0007]一种全钒液流电池单电池结构，包括依次叠合的复合端板、电极、电解液框和离子导电膜，所述复合端板、电极和电解液框以离子导电膜为中心在离子导电膜的两侧由外至内依次对称分布。
[0008]进一步地，所述复合端板包括端板和集流体，所述集流体设置在端板的内部，所述集流体的一端延伸至端板的顶部。
[0009]进一步地，所述复合端板还包括导电疏水层，所述导电疏水层贴合在端板靠近电极一侧的端面上。
[0010]进一步地，所述导电疏水层为聚吡咯导电薄膜。
[0011]进一步地，所述复合端板的端板和导电疏水层靠近电极的一侧凹陷形成电极槽，所述电极嵌入电极槽内部。
[0012]进一步地，所述复合端板靠近电极的一侧还设置有垫圈，所述垫圈贴合在导电疏水层靠近电极的一侧，所述垫圈环绕在电极槽的外圈。
[0013]进一步地，所述垫圈的表面设置波纹或者半球形空穴。
[0014]进一步地，所述电解液框靠近电极的一侧为电极支撑结构，所述电解液框靠近离子导电膜的一侧为膜支撑结构，所述电极支撑结构和膜支撑结构之间形成空腔，所述空腔内设置电解液流道，所述电解液流道与外部连通。
[0015]进一步地，所述电解液框框体的侧部开设电解液孔，所述电解液孔包括进液孔和出液孔，所述进液孔和出液孔在电解液框框体的两侧上下错位分布，所述电解液流道通过进液孔和出液孔与外部连通。
[0016]进一步地，所述复合端板的厚度为3
‑
5mm，所述电解液框的厚度为3
‑
5mm，所述电极厚度为3
‑
5mm。
[0017]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0018]1、本技术设计的全钒液流电池单电池结构，将端板、集流体和垫圈多个结构集成为一体的复合端板，并将电极嵌入到复合端板上，简化了电池结构，便于单电池的安装；复合端板靠近电极的一侧设置导电疏水层，减少电解液和集流体接触的可能，保护集流体不被腐蚀；垫圈嵌入复合端板提高了电池整体结构的密封性。
[0019]2、将现有电池结构中石墨板流道改为电极和离子导电膜之间的电解液框，电解液框设置电极支撑结构、膜支撑结构和电解液流道，减小了通液时电池的内压，电解液从电极的一侧流动更有利于离子导电膜两侧电荷的转移和电化学反应的进行，集流体设置于复合端板内，位于电极反应区的另一侧进行导电，因此本技术单电池结构更适用于梯度电极的测试。
附图说明
[0020]图1为本技术实例1的一个复合端板正视图和剖面图；
[0021]图2为本技术实例1的垫圈示意图及A部局部放大图；
[0022]图3为本技术实例1电解液框的正视图和上下二等角轴测图及B部局部放大图；
[0023]图4为本技术实例1电解液框正视图、右视图和剖视图；
[0024]图5为本技术实例1电池组装爆炸图；
[0025]图6为本技术实例2电解液框正视图、右视图和剖视图；
[0026]图中：1、复合端板；101、集流体；102、导电疏水层；2、垫圈；201、垫圈槽；3、电极；301、电极槽；4、电解液框；5、离子导电膜；6、电极支撑结构；7、电解液孔、8、膜支撑结构；9、叉指型流道。
具体实施方式
[0027]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0028]实施例1：
[0029]请参阅图1
‑
5，本技术提供的一种实施例：一种全钒液流电池单电池结构，包括依次叠合的复合端板1、电极3、电解液框4和离子导电膜5，复合端板1、电极3和电解液框4以离子导电膜5为中心在离子导电膜5的两侧由外至内依次对称分布；
[0030]请参阅图1，复合端板1包括端板和集流体101，集流体101设置在端板的内部，集流
体101的一端延伸至端板的顶部，集流体101可以优选为铜箔或铝箔的金属箔，本实施例中集流体101优选为铜板；复合端板1的端板靠近电极3的一侧设置导电疏水层102，导电疏水层102贴合在端板靠近电极3一侧的端面上，导电疏水层102优选为聚吡咯导电薄膜，复合端板1设置导电疏水层102的一面与电解液框4相对，导电疏水层102用于减少电解液和集流体101接触的可能，保护集流体101不被电解液腐蚀。
[0031]复合端板1上设置电极槽301和垫圈槽201，电极槽301和垫圈槽201设置在复合端板1的导电疏水层102上靠近电解液框4的一侧，如图1所示，复合端板1中间的矩形为电极槽301，所示的电极槽301为复合端板1的端板和导电疏水层102靠近电极3的一侧凹陷形成的腔体结构，用来固定电极3，电极3嵌入在电极槽301内部，电极3整体嵌套在复合端板1的侧部；与电极槽301的结构相同，复合端板1的端板和导电疏水层102靠近电极3的一侧还有向内凹陷形成的垫圈槽201，垫圈槽201环绕在电极槽301的外圈，垫圈槽201内设置垫圈2，垫圈2嵌入在复合端板1的侧部，垫圈2的表面设置为波纹或者半球形空穴，本实施例中垫圈2上采用如图2中A部局部放大图所示的半球形空穴，垫圈2上的半球形空穴结构用来增强复合端板1与电解液框4壁面之间的配合，提高电池整体结构的密封性，垫圈2整体采用聚四氟乙烯材料；电极3为梯度电极，电极3靠近电解液框4一侧设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全钒液流电池单电池结构，其特征在于：包括依次叠合的复合端板(1)、电极(3)、电解液框(4)和离子导电膜(5)，所述复合端板(1)、电极(3)和电解液框(4)以离子导电膜(5)为中心在离子导电膜(5)的两侧由外至内依次对称分布。2.根据权利要求1所述的全钒液流电池单电池结构，其特征在于：所述复合端板(1)包括端板和集流体(101)，所述集流体(101)设置在端板的内部，所述集流体(101)的一端延伸至端板的顶部。3.根据权利要求2所述的全钒液流电池单电池结构，其特征在于：所述复合端板(1)还包括导电疏水层(102)，所述导电疏水层(102)贴合在端板靠近电极(3)一侧的端面上。4.根据权利要求3所述的全钒液流电池单电池结构，其特征在于：所述导电疏水层(102)为聚吡咯导电薄膜。5.根据权利要求4所述的全钒液流电池单电池结构，其特征在于：所述复合端板(1)的端板和导电疏水层(102)靠近电极(3)的一侧凹陷形成电极槽(301)，所述电极(3)嵌入电极槽(301)内部。6.根据权利要求5所述的全钒液流电池单电池结构，其特征在于：所述复合端板(1)靠近电极(3)的一侧还设置有垫圈(2)，所述垫圈(2)贴合在导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚军，杨国锐，王凤，高春云，王文龙，延卫，高生辉，
申请(专利权)人：陕西榆能集团能源化工研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：