專(zhuān)利名稱(chēng)：一種液流電池的電堆結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及新型電池的結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種液流電池的電堆結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源、資源、環(huán)境之間的矛盾顯得日益突出，而太陽(yáng) 能、風(fēng)能發(fā)電為主的可再生清潔能源，其能量密度隨著時(shí)間的變化而發(fā)生顯 著的變化，如晝夜溫差造成風(fēng)力大小的差異，不同時(shí)間段太陽(yáng)光照強(qiáng)度變化 明顯，引起發(fā)電裝置的功率輸出存在大幅度波動(dòng)，難于滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)持續(xù)、穩(wěn)
定、可控的電力能源需求。而氧化還原液流電池(Redox Flow Battery ， RFB)，是利用具有不同價(jià)態(tài)元素的氧化_還原反應(yīng)進(jìn)行能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)化的電 化學(xué)系統(tǒng)，能將不穩(wěn)定的電能輸入變?yōu)檫B續(xù)、安全可靠的電能輸出，解決規(guī) ?；蔑L(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電過(guò)程中的重大儲(chǔ)能技術(shù)問(wèn)題。其中，全釩液流電 池(Vanadium Redox Battery ， VRB )是氧化還原液流電池中的其中一種新
型化學(xué)電源，其通過(guò)不同價(jià)態(tài)的釩離子相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存與釋放，使 用同種元素組成電池系統(tǒng)，從原理上避免了正負(fù)半電池間不同種類(lèi)活性物質(zhì) 相互滲透產(chǎn)生的交叉污染。使用溶解在電解液中不同價(jià)態(tài)釩離子作為電池正 極和負(fù)極活性物質(zhì)，正極電解液和負(fù)極電解液分開(kāi)儲(chǔ)存，從原理上避免電池 儲(chǔ)存過(guò)程自放電現(xiàn)象，適合于大規(guī)模儲(chǔ)能過(guò)程應(yīng)用。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)液流電池 大規(guī)模儲(chǔ)能，常常將一定數(shù)量的單體電池疊放串聯(lián)而組成液流電池堆，單電 池間使用集流板連接，以保證電池堆擁有較大的輸入和輸出功率。
中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)號(hào)為"CN2727974"名稱(chēng)為"用于氧化 還原液流電池組裝的框架"公開(kāi)了一種用于氧化還原液流電池組裝的框架， 采用一個(gè)固定框架和與之相配合的壓緊框，將若干單電池嵌裝在固定框架 內(nèi)，使用壓緊框上的緊固螺釘加壓方式壓緊電池堆。然而，這種方式均是采 用如板框壓濾模式的原理，各個(gè)組件通過(guò)兩端壓力進(jìn)行固定，在裝配過(guò)程中 以及在使用過(guò)程中，容易造成各組件相對(duì)滑動(dòng)。而各組件本身內(nèi)部所開(kāi)的液 流孔位置均是固定的，且為了盡可能提高功率密度，液流框、密封圈等邊緣 一般均較窄， 一旦相對(duì)滑動(dòng)，輕則造成電解液流動(dòng)不暢，重則產(chǎn)生嚴(yán)重的漏
4液現(xiàn)象。此外，多個(gè)組件疊放的結(jié)構(gòu)最難解決的問(wèn)題是壓緊后，電池堆兩端 與中間部分單電池所受壓力不均勻，從而使電池各單電池內(nèi)部電解液的流動(dòng)
不均勻，進(jìn)而使單電池極化不一致，最終嚴(yán)重影響電池堆性能。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可靠性強(qiáng)、 一致性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)。
一種液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，由多個(gè)單電池串聯(lián)組成，每個(gè)單電池包括順 序連接的第一集流板，第一液流框，隔膜，第二液流框以及第二集流板，所 述第一集流板與第一液流框之間，所述第一液流框與隔膜之間，所述隔膜與 第二液流框之間，以及所述第二液流框與第二集流板之間設(shè)置有密封圈，所 述第一液流框的正面設(shè)置有第一卡銷(xiāo)，所述第一集流板上設(shè)置有供所述第一 卡銷(xiāo)穿過(guò)的卡銷(xiāo)孔，所述第二液流框的背面設(shè)置有第二卡銷(xiāo)，所述隔膜上設(shè) 置有供所述第二卡銷(xiāo)穿過(guò)的卡銷(xiāo)孔，所述第一液流框的背面相應(yīng)位置處設(shè)置 有與所述第—卡銷(xiāo)配合的第一凹槽，第二液流框的正面相應(yīng)位置處設(shè)置有第 二凹槽，所述密封圈相應(yīng)位置處設(shè)置有供所述第-卡銷(xiāo)或第二卡銷(xiāo)穿過(guò)的卡 銷(xiāo)孔。
上述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其中所述第一卡銷(xiāo)的長(zhǎng)度大于第二卡銷(xiāo) 的長(zhǎng)度。
上述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其中所述第一 —銷(xiāo)的數(shù)量為4個(gè)，對(duì)稱(chēng) 設(shè)置于所述第一液流框正面的四角；所述第二卡銷(xiāo)的數(shù)量為4個(gè)，對(duì)稱(chēng)設(shè)置 于所述第二液流框正面的四角。
上述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其中所述第一凹槽的深度小于第一液流 框的厚度；所述第二凹槽的深度小于第二液流框的厚度。
上述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其中所述第一液流框的正面向第一集流 板方向凸設(shè)有第'凸臺(tái)；所述第二液流框的正面向第二集流板方向凸設(shè)有第
二凸臺(tái)。
上述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其中所述第一集流板、第二集流板分別 包括石墨板，以及粘貼于所述石墨板上、下表面的石墨氈電極。
上述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其中所述隔膜為離子交換膜。 上述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其中還包括前端板以及后端板，所述前端板上設(shè)置有與所述第一卡銷(xiāo)配合的卡銷(xiāo)凹槽，所述后端板上設(shè)置有與所述 第二凹槽配合的第三卡銷(xiāo)。
上述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其中還包括螺桿，所述前端板以及后端 板上設(shè)置有與所述螺桿匹配的螺紋孔。
上述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其中所述前端板、后端板、第一液流框 以及第二液流框?yàn)橛操|(zhì)聚氯乙烯塑料。
本實(shí)用新型的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，通過(guò)卡銷(xiāo)與卡銷(xiāo)孔的配合，無(wú)須額 外的固定措施，即可實(shí)現(xiàn)電池推的定位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)，且，通過(guò)控 制每半個(gè)單電池的裝配壓力，使每一塊石墨氈電極所受擠壓程度均勻，進(jìn)而 提高串聯(lián)后的電池堆所受壓力的均勻一致。此外，電池堆組裝完畢后，即使 未裝緊固螺桿，每個(gè)部件也不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，從而減小漏液以及電解液流 通不通暢的問(wèn)題。


為了易于說(shuō)明，本實(shí)用新型由下述的較佳實(shí)施例及附圖作以詳細(xì)描述。
圖1為本實(shí)用新型液流電池的電堆結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)圖； 圖2為圖1的局部放大圖3為本實(shí)用新型液流電池的電堆結(jié)構(gòu)軸向方向的剖視圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖3 ，本實(shí)用新型的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)由多個(gè)單電池串
接組成。每個(gè)單電池包括順序連接的第一集流板IO、第一液流框20、隔膜 30、第二液流框40以及第二集流板(圖中未示出)。其中，每個(gè)部件之間設(shè) 置有密封圈60，用于防止漏液。詳細(xì)說(shuō)，即第一集流板10與第一液流框20之 間，第一液流框20與隔膜30之間，隔膜30與第二液流框40之間，以及第二液 流框40與第二集流板(圖中未示出)之間分別設(shè)置有密封圈60。
第一集流板10以及第二集流板(圖中未示出)的結(jié)構(gòu)相同，為一體化電
6極集流板，其包括高密度石墨板(圖中未示出)，以及粘貼于該石墨板上、 下表面的石墨氈電極101 。
第一液流框20的正面設(shè)置有第一卡銷(xiāo)21，其背面相應(yīng)位置處設(shè)置有第一 凹槽22。又，第一液流框20的正面向第一集流板10方向凸設(shè)有第一凸臺(tái)23， 裝配時(shí)，該凸臺(tái)23抵頂于石墨板上，以確保第一液流框20不變形，從而保證 電解液的流路通暢。第一液流框20在臨近第一卡銷(xiāo)21處設(shè)置有供電解液通過(guò) 的液流孔24。本實(shí)式方式中，第一凹槽22的深度小于第一液流框20的厚度。 第一凹槽22的寬度大于第一卡銷(xiāo)21的寬度，有利于第一卡銷(xiāo)21容納其中。第 一卡銷(xiāo)21的數(shù)量為4個(gè)，分別設(shè)置于第一液流框20的四角。第一集流板10上 設(shè)置有供第一卡銷(xiāo)21穿過(guò)的卡銷(xiāo)孔11。
隔膜30為離子交換膜，隔膜30上同樣設(shè)置有供電解液通過(guò)的液流孔31。
第二液流框40的背面設(shè)置有第二卡銷(xiāo)41，其正面相應(yīng)位置處設(shè)置有第二 凹槽42。第二液流框的正面向第二集流板方向凸設(shè)有第二凸臺(tái)43，裝配時(shí)， 該凸臺(tái)43抵頂于石墨板上，以確保第二液流框40不變形，從而保證電解液的 流路通暢。第二液流框40在臨近第二卡銷(xiāo)41處同樣設(shè)置有供電解液通過(guò)的液 流孔44。本實(shí)式方式中，第二凹槽42的深度同樣小于第二液流框40的厚度， 第二凹槽42的寬度同樣大于第二卡銷(xiāo)41的寬度。第二卡銷(xiāo)41的數(shù)量也為4 個(gè)，分別設(shè)置于第二液流框40的四角。隔膜30上設(shè)置有供第二卡銷(xiāo)41穿過(guò)的 卡銷(xiāo)孔32。又，第一液流框20與第一液流框40的厚度相同。第一卡銷(xiāo)21的長(zhǎng) 度大于第二卡銷(xiāo)41的長(zhǎng)度，具體實(shí)施方式
中，第一卡銷(xiāo)21大于的長(zhǎng)度為一個(gè) 液流框的厚度。而第一凹槽22與第二凹槽42的深度以及寬度均相同。
第二集流板(圖中未示出)上同樣設(shè)置有供卡銷(xiāo)穿過(guò)的卡銷(xiāo)孔。本實(shí)施 方式中，第二集流板(圖中未示出)上的卡銷(xiāo)孔可以是另一單電池中的卡銷(xiāo) 穿過(guò)的卡銷(xiāo)孔，也可以是供后端板80 (參閱圖3)上的卡銷(xiāo)穿過(guò)的卡銷(xiāo)孔。 又，第一集流板10以及第二集流板(圖中未示出)上同樣設(shè)置有供電解液通 過(guò)的液流孔。具體說(shuō)，是石墨板上設(shè)置有液流孔。
密封圈60上設(shè)置有供第一卡銷(xiāo)21或第二卡銷(xiāo)41通過(guò)的卡銷(xiāo)孔以及供電解 液通過(guò)的液流孔。
又，本實(shí)用新型的電池堆還包括前端板70，后端板80以及用于鎖緊該電 池堆的螺桿(圖中未示出)。前端板70上設(shè)置有與第一卡銷(xiāo)21配合的卡銷(xiāo)凹 槽71以及與該螺桿匹配的螺紋孔(圖中未示出)。后端板80上設(shè)置有與第二凹槽42配合的第三卡銷(xiāo)81以及與該螺桿匹配的螺紋孔(圖中未示出)。
本實(shí)用新型其它實(shí)施方式中，該前端板70以及后端板80也可以省略，直
接在電池外側(cè)的集流板上設(shè)置與該螺桿匹配的螺紋孔，或者該螺桿也可以省
略，直接通過(guò)卡銷(xiāo)穿過(guò)卡銷(xiāo)孔后收容于凹槽中，實(shí)現(xiàn)定位。
本實(shí)用新型中，每個(gè)部件的液流孔均同軸且相互連通。前端板70上還設(shè)
置有與液流孔相互連通、供電解液流出的出液口72;后端板80上設(shè)置有與液
流孔相互連通、供電解液進(jìn)入的進(jìn)液口82。又，前端板70、后端板80、第一
液流框20以及第二液流框40為硬質(zhì)聚氯乙烯塑料。
裝配時(shí)，將單個(gè)電池中的第一集流板IO、密封圈60、第一液流框20、密
封圈60、隔膜30、密封圈60、第二液流框40、密封圈60、以及第二集流板 (圖中未示出)順序疊放，將卡銷(xiāo)與卡銷(xiāo)孔對(duì)準(zhǔn)后，用力摁緊，使卡銷(xiāo)收容
于凹槽即可。將多個(gè)單電池疊放好后串聯(lián)，然后在串聯(lián)后的電池外裝配前端
板70以及后端板80，通過(guò)螺桿將串聯(lián)好的電池堆鎖緊，即裝配成一個(gè)完整的
液流電池。
本實(shí)用新型的液流電池的裝配壓力可通過(guò)控制各部件的厚度以及卡銷(xiāo)孔 的深度進(jìn)行控制，即，每?jī)蓚€(gè)液流框之間的裝配壓力是可調(diào)的。舉例說(shuō)，第 一液流框20中的第一卡銷(xiāo)21的長(zhǎng)度為s ，而兩個(gè)密封圈60的厚度， 一個(gè)集流 板的厚度，以及一個(gè)卡銷(xiāo)孔的深度之和為S ，其中，為了使密封圈60能受力 壓縮，設(shè)定s〈S，則半個(gè)單電池的最大壓縮量為S-s 。通過(guò)控制半個(gè)單電池 的裝配壓力，提高單電池的一致性，進(jìn)而提高串聯(lián)后的電池堆所受壓力的均 勻一致。
因此，本實(shí)用新型的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，通過(guò)卡銷(xiāo)與卡銷(xiāo)孔的配合， 無(wú)須額外的固定措施，即可實(shí)現(xiàn)電池推的定位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)，且， 通過(guò)控制每半個(gè)單電池的裝配壓力，使每一塊石墨氈電極所受擠壓程度均 勻，進(jìn)而提高串聯(lián)后的電池堆所受壓力的均勻一致。此外，電池堆組裝完畢 后，即使未裝緊固螺桿，每個(gè)部件也不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，從而減小漏液以及
權(quán)利要求1. 一種液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，由多個(gè)單電池串聯(lián)組成，每個(gè)單電池包括順序連接的第一集流板，第一液流框，隔膜，第二液流框以及第二集流板，所述第一集流板與第一液流框之間，所述第一液流框與隔膜之間，所述隔膜與第二液流框之間，以及所述第二液流框與第二集流板之間設(shè)置有密封圈，其特征在于，所述第一液流框的正面設(shè)置有第一卡銷(xiāo)，所述第一集流板上設(shè)置有供所述第一卡銷(xiāo)穿過(guò)的卡銷(xiāo)孔，所述第二液流框的背面設(shè)置有第二卡銷(xiāo)，所述隔膜上設(shè)置有供所述第二卡銷(xiāo)穿過(guò)的卡銷(xiāo)孔，所述第一液流框的背面相應(yīng)位置處設(shè)置有與所述第二卡銷(xiāo)配合的第一凹槽，第二液流框的正面相應(yīng)位置處設(shè)置有第二凹槽，所述密封圈相應(yīng)位置處設(shè)置有供所述第一卡銷(xiāo)或第二卡銷(xiāo)穿過(guò)的卡銷(xiāo)孔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一 卡銷(xiāo)的長(zhǎng)度大于第二卡銷(xiāo)的長(zhǎng)度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一 卡銷(xiāo)的數(shù)量為4個(gè)，對(duì)稱(chēng)設(shè)置于所述第一液流框正面的四角；所述第二卡銷(xiāo) 的數(shù)量為4個(gè)，對(duì)稱(chēng)設(shè)置于所述第二液流框正面的四角。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一 凹槽的深度小于第一液流框的厚度；所述第二凹槽的深度小于第二液流框的 厚度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一 液流框的正面向第一集流板方向凸設(shè)有第一凸臺(tái)；所述第二液流框的正面向 第二集流板方向凸設(shè)有第二凸臺(tái)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一集流板、第二集流板分別包括石墨板，以及粘貼于所述石墨板上、下表面的 石墨氈電極。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其特征在于所述隔膜 為離子交換膜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其特征在于還包括前 端板以及后端板，所述前端板上設(shè)置有與所述第一卡銷(xiāo)配合的卡銷(xiāo)凹槽，所 述后端板上設(shè)置有與所述第二凹槽配合的第三卡銷(xiāo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其特征在于還包括螺 桿，所述前端板以及后端板上設(shè)置有與所述螺桿匹配的螺紋孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，其特征在于所述前 端板、后端板、第一液流框以及第二液流框?yàn)橛操|(zhì)聚氯乙烯塑料。
專(zhuān)利摘要一種液流電池的電堆結(jié)構(gòu)，包括順序連接的第一集流板，第一液流框，隔膜，第二液流框及第二集流板，第一集流板與第一液流框之間，第一液流框與隔膜之間，隔膜與第二液流框之間，及第二液流框與第二集流板之間設(shè)置有密封圈，第一液流框的正面設(shè)置有第一卡銷(xiāo)，第一集流板上設(shè)置有供第一卡銷(xiāo)穿過(guò)的卡銷(xiāo)孔，第二液流框的背面設(shè)置有第二卡銷(xiāo)，隔膜上設(shè)置有供第二卡銷(xiāo)穿過(guò)的卡銷(xiāo)孔，第一液流框的背面相應(yīng)位置處設(shè)置有與第二卡銷(xiāo)配合的第一凹槽，第二液流框的正面相應(yīng)位置處設(shè)置有第二凹槽，密封圈相應(yīng)位置處設(shè)置有供第一卡銷(xiāo)或第二卡銷(xiāo)穿過(guò)的卡銷(xiāo)孔。本實(shí)用新型的電堆結(jié)構(gòu)，通過(guò)卡銷(xiāo)與卡銷(xiāo)孔的配合，實(shí)現(xiàn)電堆的定位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一致性高，可靠性強(qiáng)。
文檔編號(hào)H01M8/24GK201266642SQ20082009598
公開(kāi)日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者徐坤元, 李世彩 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司