本發(fā)明屬于新能源領(lǐng)域，特別涉及一種液流電池電堆及應(yīng)用此電堆的液流電池體系。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)與科技的進(jìn)步，人們的生活方式對(duì)電池性能提出了更高要求，世界各國(guó)研究者也一直致力于研發(fā)更好的化學(xué)電源。電池被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，從電動(dòng)汽車、手持設(shè)備到微芯片。鋰二次電池是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的綠色電源，因其具有高可逆容量、高電壓、高循環(huán)性能和較高能量密度等優(yōu)異性能而備受青睞，被稱為21世紀(jì)的主導(dǎo)電源。
鋰硫電池是正在開(kāi)發(fā)的鋰二次電池體系中具有最高能量密度的一種，尤其近些年，以其不可比擬的高比容量和能量密度以及材料價(jià)格低廉、存儲(chǔ)量大等優(yōu)越性受到越來(lái)越多的研發(fā)人員的重視。鋰硫液流電池中，活性物質(zhì)鋰和硫均勻分布在電解液中，并隨電解液循環(huán)流動(dòng)，從而能夠根據(jù)需求擴(kuò)充容量。假設(shè)正極的硫完全轉(zhuǎn)化為硫化鋰，則可釋放出的理論比容量為1672mAh/g，理論比能量密度為2600Wh/kg，比目前商用的金屬氧化物等正極材料高出了數(shù)量級(jí)的性能，是高性能鋰二次電池的代表和方向。有望為電動(dòng)車、混合動(dòng)力車、航空航天等高耗能器件提供持久的能量，也可以做成廉價(jià)高效的儲(chǔ)能系統(tǒng)。
但是，鋰硫液流電池也存在一些問(wèn)題阻礙了其發(fā)展。其中最關(guān)鍵的制約因素是單質(zhì)硫的導(dǎo)電率較低，造成硫活性物質(zhì)的利用率較低，現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法大規(guī)模提高硫正極活性物質(zhì)的密度，導(dǎo)致電池功率密度較低。因此，為最大限度地提高電池流量，現(xiàn)階段的多采用多孔導(dǎo)電集流體來(lái)增大電解液中單質(zhì)硫與電極板之間的接觸面積，從而提高電池導(dǎo)電性。但是這一設(shè)計(jì)存在著一定的問(wèn)題，當(dāng)電解液沿著導(dǎo)流框流入多孔導(dǎo)電集流體時(shí)，集流體的多孔結(jié)構(gòu)會(huì)阻礙電解液當(dāng)中的固態(tài)顆粒的流通，導(dǎo)致其在導(dǎo)流框與集流體的導(dǎo)液銜接處發(fā)生析出和沉積，并造成電路阻塞，使得電池性能與壽命嚴(yán)重下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的在于改善上述技術(shù)當(dāng)中存在的問(wèn)題，提供一種新型的液流電池電堆及應(yīng)用此電堆的液流電池體系。所述電堆采用H字形集流體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可有效緩沖從導(dǎo)流框流入集流體的電解液的流速，防止固體的析出和沉積以及電路的阻塞。為改善上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的方案為：
提供一種新型的液流電池電堆。所述電堆由外向內(nèi)包括端板，電極板，導(dǎo)流框和雙極板，所述導(dǎo)流框中包含與電極板相接觸的多孔導(dǎo)電集流體。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述多孔導(dǎo)電集流體為H字形結(jié)構(gòu)。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述多孔導(dǎo)電集流體的H字形開(kāi)口長(zhǎng)度為H字形多孔導(dǎo)電集流體總長(zhǎng)度的2/3-9/10。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述多孔導(dǎo)電集流體的每側(cè)H字形開(kāi)口寬度為H字形多孔導(dǎo)電集流體寬度的1/10-1/3。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述多孔導(dǎo)電集流體的厚度與導(dǎo)流框的厚度相同。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述多孔導(dǎo)電集流體的材質(zhì)為多孔炭氈。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述多孔炭氈的體積密度為0.01-700g/cm3。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述多孔導(dǎo)電集流體的材質(zhì)為多孔泡沫銅、泡沫鋁、泡沫鎳、泡沫銀中的一種或多種。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述多孔泡沫金屬的孔隙率為5-800ppi。
提供一種液流電池體系，所述液流電池體系包含上述的液流電池電堆系統(tǒng)。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例中H字形多空導(dǎo)電集流體結(jié)構(gòu)及其與導(dǎo)流框相對(duì)位置的示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，H字形多孔導(dǎo)電集流體1放置在導(dǎo)流框2中央的反應(yīng)腔內(nèi)。H字形開(kāi)口長(zhǎng)度q為H字形多孔導(dǎo)電集流體總長(zhǎng)度A的2/3-9/10。每側(cè)H字形開(kāi)口寬p度為H字形多孔導(dǎo)電集流體寬度B的1/10-1/3。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施方式一
將多孔炭氈裁剪至H字形，其中H字形開(kāi)口長(zhǎng)度為H字形總長(zhǎng)度的4/5，每側(cè)H字形開(kāi)口寬度為H字形寬度的1/4。所得到的H字形多孔炭氈即作為電池電堆的多孔導(dǎo)電集流體。
將多孔導(dǎo)電集流體置入導(dǎo)流框空腔內(nèi)制得電池電堆的導(dǎo)流框并按照端板，電極板，導(dǎo)流框和雙極板的次序組裝成所述液流電池電堆系統(tǒng)。
實(shí)施方式二
將孔隙率為80ppi的多孔泡沫鎳裁剪至H字形，其中H字形開(kāi)口長(zhǎng)度為H字形總長(zhǎng)度的3/5，每側(cè)H字形開(kāi)口寬度為H字形寬度的1/5。所得到的H字形多孔泡沫鎳即作為電池電堆的多孔導(dǎo)電集流體。
將多孔導(dǎo)電集流體置入導(dǎo)流框空腔內(nèi)制得電池電堆的導(dǎo)流框并按照端板，電極板，導(dǎo)流框和雙極板的次序組裝成所述液流電池電堆系統(tǒng)。
實(shí)施方式三
將孔隙率為40ppi的多孔泡沫銅裁剪至H字形，其中H字形開(kāi)口長(zhǎng)度為H字形總長(zhǎng)度的5/7，每側(cè)H字形開(kāi)口寬度為H字形寬度的2/5。所得到的H字形多孔泡沫鎳即作為電池電堆的多孔導(dǎo)電集流體。
將多孔導(dǎo)電集流體置入導(dǎo)流框空腔內(nèi)制得電池電堆的導(dǎo)流框并按照端板，電極板，導(dǎo)流框和雙極板的次序組裝成所述液流電池電堆系統(tǒng)。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍之內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。