集流板和包括该集流板的双极集流板、单电池和液流电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种集流板和含有其的双极集流板、单电池和液流电池。该集流板包括：电极容纳部，位于集流板的一侧，用于放置多孔电极；液体流通部，位于集流板远离电极容纳部的一侧，液体流通部具有进液流道和/或出液流道，进液流道的一端通过进液主管道与电解液进口相连通，另一端与多孔电极相连接，出液流道的一端通过出液主管道与电解液出口相连通，另一端与多孔电极相连接。电极容纳部的设置避免了电解液由液流框流入多孔电极内部造成的旁路损耗，改善了集流板和多孔电极之间的密封性；当电解液在液体流通部中的流道流通时，提供了额外的旁路电流电阻，减少了旁路电流损耗，具有该集流板的液流电池的能量效率得到了提高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及液流电池领域，尤其涉及一种集流板和包括该集流板的双极集流板、单电池和液流电池。
技术介绍
全钒氧化还原液流电池是一种以不同价态的钒离子电解液进行氧化还原的电化学反应装置，能够高效地实现化学能与电能之间的相互转化。该类电池具有使用寿命长，能量转化效率高，安全性好，环境友好等优点，能用于风能发电和光伏发电配套的大规模储能系统，是电网削峰填谷、平衡负载的主要选择之一。因此，近年来全钒氧化还原液流电池逐渐成为大容量储能电池研究的重点。全钒氧化还原液流电池分别以钒离子V2+/V3+和V4+/V5+作为电池的正负极氧化还 原电对，将正负极电解液分别存储于两个储液罐中，由耐酸液体泵驱动活性电解液至反应场所(电池堆)再回至储液罐中形成循环液流回路，以实现充放电过程。在全钒氧化还原液流电池储能系统中，电池堆性能的好坏决定着整个系统的充放电性能，尤其是充放电功率及效率。电池堆是由多片单电池依次叠放压紧，串联而成。其中，传统的单片液流电池的组成如图I所示。I’为液流框，2’为集流板，3’为电极，4’为隔膜，各组件组成单体电池，通过N个单体电池的堆叠组成电池堆5’。现有的液流电池堆一般采用并行液流的方式，旁路电流损耗较大，大大降低液流电池系统的库仑效率。
技术实现思路
本技术提供了一种集流板和包括该集流板的双极集流板、单电池和液流电池，用于解决现有技术中的液流电池的旁路电流损耗大，液流电池系统的能量效率低的问题。根据本技术的一个方面，提供了一种集流板，该集流板包括电极容纳部，位于集流板的一侧，用于放置多孔电极；液体流通部，位于集流板远离电极容纳部的一侧，液体流通部具有进液流道和/或出液流道，进液流道的一端通过进液主管道与电解液进口相连通，另一端与多孔电极相连接，出液流道的一端通过出液主管道与电解液出口相连通，另一端与多孔电极相连接。进一步地，上述进液流道和出液流道为迂回流道或直流道。进一步地，上述集流板还包括进液孔洞，位于进液流道的末端，且两端刻穿，进液孔洞与多孔电极通过并行的进液短流道相连；出液孔洞，位于出液流道的始端，且两端刻穿，出液孔洞与多孔电极通过并行的出液短流道相连。进一步地，上述进液流道和出液流道的内壁具有高分子绝缘材料层。根据本技术的又一个方面，还提供了一种双极集流板，包括密封件和两个本技术的集流板，两个集流板分别为一个正极集流板和一个负极集流板，正极集流板和负极集流板的液体流通部的一侧相靠组成双极集流板，其中，密封件设置在正极集流板和负极集流板的主液流管道连接处。进一步地，上述液体流通部在与其紧邻的集流板上形成的镜像区域的表面具有高分子绝缘材料层。根据本技术的又一个方面，还提供了一种单电池，包括正极多孔电极、负极多孔电极、离子交换膜、正极集流板和负极集流板，其中，正极集流板和负极集流板为本技术的集流板。根据本技术的又一个方面，还提供了一种液流电池，包括一个或多个本技术的集流板。在本技术的集流板的一侧设有电极容纳部，可以将多孔电极安装在集流板的内部，避免了电解液由液流框流入多孔电极内部造成的旁路损耗，并且改善了集流板和多 孔电极之间的密封性；集流板的远离电极容纳部的一侧设设置液体流通部，当电解液在液体流通部中的流道中流通时，提供了额外的旁路电流电阻，减少了旁路电流损耗；包含该集流板的单电池和液流电池，结构更加简单、紧凑，密封方便可靠，液流电池的能量效率得到提闻。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本技术作进一步详细的说明。附图说明附图构成本说明书的一部分、用于进一步理解本技术，附图示出了本技术的优选实施例，并与说明书一起用来说明本技术的原理。图中图I示出了现有技术中常用的单片电池及电池堆组装示意图；图2示出了根据本技术的集流板的截面结构及电解液流向示意图；图3示出了根据本技术一种实施例的双极集流板的截面结构示意图；图4a示出了图3所示的双极集流板的正极液体流通部结构示意图；图4b示出了与图4a对应的负极液体流通部结构示意图；图5示出了根据本技术的另一种实施例的双极集流板的截面结构示意图；图6示出了根据本技术的单电池结构示意图；图7示出了根据本技术的液流电池结构示意图；图8a示出了根据本技术一种实施例的液流电池的正极集流板电极容纳部结构示意图；以及图8b示出了与图8a对应的负极集流板电极容纳部结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术的实施例中的技术方案进行详细的说明，但如下实施例以及附图仅是用以理解本技术，而不能限制本技术，本技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。在本技术的一种典型的实施方式中，提供了一种集流板，如图2所示，该集流板包括电极容纳部和液体流通部，电极容纳部位于集流板2的一侧设置，用于放置多孔电极3 ;液体流通部位于集流板2远离电极容纳部的一侧设置，液体流通部具有进液流道7和/或出液流道8，进液流道7的一端通过进液主管道10与电解液进口 9相连通，另一端与多孔电极3相连接，出液流道8的一端通过出液主管道11与电解液出口 12相连通，另一端与多孔电极3相连接。本技术的电极容纳部和电解液流通部可以通过雕刻也可以利用刻蚀的方法得到，方法简单易行。将多孔电极3安装在该电极容纳部内，避免了电解液由液流框流入多孔电极3内部造成的旁路损耗，多孔电极3和集流板2结构紧凑，改善了多孔电极2和集流板之间的密封性，优选地，电极容纳部的形状与多孔电极3的形状相同；电解液流通部内设置有供电解液在集流板 2内流动的流道，提供了主液流管道与多孔电极3之间的液流电阻，增加了液流电阻，减少了旁路电流损耗。当本技术的集流板上只设置电极容纳部时，将多孔电极安装在集流板内部，可以实现使电池的机构更加紧凑、更容易密封的技术效果；同样，当在本技术的集流板上只设置液体流通部时，也可以实现增加液流电阻、减少旁路损耗的效果，因此，在集流板上只设置电极容纳部或液体流通部的技术方案也在本技术的保护范围之内。而且，上述各种设计之间还可以相互组合，以增加液流电阻、减少旁路电流损耗、提高含有该集流板的液流电池的能量效率，因此，液体流通部设置并不仅限于本技术的实施例和附图所记载的形式。为了便于表述，本技术将具有电极容纳部的一侧称为集流板2的正面，具有液体流通部的一侧称为集流板2的背面。集流板的正面和集流板的背面之间以及电极容纳部和电解液流通部之间的集流板2均需保留一定的厚度，以隔绝液体流通部的未反应的电解液和多孔电极3内参与反应以及反应后的电解液，提闻电解液的反应效率。该厚度因集流板2的材料不同而不同，但均需确保电解液不渗漏。集流板2的液体流通部的流道设置包括只设置进液流道7或只设置出液流道8或同时设置进液流道7和出液流道8。在本技术的一种实施例中，如图2所示，集流板2的液体流通部的流道同时设置进液流道7和出液流道8，箭头方向表示电解液的流向，电解液流入多孔电极区之前所经历的进液流道7和流出电极区后所经历的出液流道8，电解液依次流经电解液进口 9、进液主管道10和进液流道7后进入多孔电极3，在多孔电极3中反应后依次经过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集流板，其特征在于，所述集流板包括：电极容纳部，位于集流板(2)的一侧，用于放置多孔电极(3)；液体流通部，位于所述集流板(2)远离所述电极容纳部的一侧，所述液体流通部具有进液流道(7)和/或出液流道(8)，所述进液流道(7)的一端通过进液主管道(10)与电解液进口(9)相连通，另一端与所述多孔电极(3)相连接，所述出液流道(8)的一端通过出液主管道(11)与电解液出口(12)相连通，另一端与所述多孔电极(3)相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤浩，殷聪，李婷，万志伟，方源，谢光有，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：