專利名稱：一種全釩離子氧化還原液流的電池結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液流儲(chǔ)能電池領(lǐng)域，尤其涉及一種全釩離子氧化還原液流的電池結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前大規(guī)模儲(chǔ)能的化學(xué)電源主要以鉛酸電池為主，轉(zhuǎn)換效率一般在55%左右，并且鉛酸 電池存在重量大、比能量低、不能深度充放電、使用壽命短、污染環(huán)境等技術(shù)缺點(diǎn)，因此其 很難真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的儲(chǔ)能。
釩氧化還原液流電池是一種綠色環(huán)保電池，釩氧化還原液流電池作為儲(chǔ)能電源主要應(yīng)用 在電廠或電站等大規(guī)模場(chǎng)所，大規(guī)模光電轉(zhuǎn)換、風(fēng)能發(fā)電的儲(chǔ)能電源以及作為邊緣地區(qū)儲(chǔ)能 系統(tǒng)，以及不間斷電源或應(yīng)急電源系統(tǒng),但是在國(guó)內(nèi)釩氧化還原液流電池絕大部仍處于實(shí)驗(yàn)室 試驗(yàn)階段。
目前，國(guó)內(nèi)外尚未有超過2.5KW的單個(gè)電池堆，單個(gè)電堆電壓一般為12V或24V,這種 狀況制約釩電池實(shí)現(xiàn)高功率、高電壓的發(fā)展方向。目前主要存在的問題是
1、 液流框沒有開設(shè)液流道或在前后端板上開設(shè)直線型液流道，這種結(jié)構(gòu)容易導(dǎo)致電解液 形成的漏電支路電流大、雙極性電極腐蝕速度快、單體間電壓分布不均勻，減低了電能轉(zhuǎn)換 效率，降低了電池使用壽命；
2、 現(xiàn)在使用的碳材料電極一般選用國(guó)外產(chǎn)品，其價(jià)格昂貴，增加了產(chǎn)品成本，而國(guó)產(chǎn)碳 材料電極價(jià)格相對(duì)便宜，但碳材料電極的表面與電解液的吸附性差，使得電解液反應(yīng)不充分， 并且電極活性與厚度均勻性等性能參差不齊，影響了單體電池性能的均勻性；
3、 離子交換膜作為電池核心部件之一，采用國(guó)外杜邦公司的質(zhì)子交換膜性能穩(wěn)定，壽命 長(zhǎng)，但價(jià)格昂貴，增加了電池結(jié)構(gòu)的制造成本，并且其電流轉(zhuǎn)化效率不高，目前尚無較好的 技術(shù)方案來解決這一技術(shù)難題，制約了釩電池的發(fā)展；
4、 循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)下，因?yàn)殡娊庖盒纬傻穆╇娭冯娏髟斐呻p極性電極腐蝕速度過快，大 大縮短了電池的壽命，增加了用戶的使用成本。通過上述描述可知，現(xiàn)有技術(shù)有待于更進(jìn)一 步的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷提供一種全釩離子氧化還原液流的電池結(jié)構(gòu)，改變 現(xiàn)有技術(shù)中單體電池的構(gòu)造，以提高電能轉(zhuǎn)換效率，延長(zhǎng)電池使用壽命，降低制造成本。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括-
一種全釩離子氧化還原液流的電池結(jié)構(gòu)，其包括至少兩個(gè)單體電池，其中，該單體電池 包括兩個(gè)液流框，液流框上分別設(shè)置有液流道，兩個(gè)液流框之間設(shè)置有離子交換膜，液流框 夾緊該離子交換膜，分別形成密閉的第一儲(chǔ)液室與第二儲(chǔ)液室，第一儲(chǔ)液室與第二儲(chǔ)液室內(nèi) 分別充滿釩離子電解液，第一儲(chǔ)液室與第二儲(chǔ)液室內(nèi)分別設(shè)置有碳材料電極；第一儲(chǔ)液罐、 第二儲(chǔ)液罐分別與液流框相連通，第一儲(chǔ)液室通過液流道與第一儲(chǔ)液罐相連通，第二儲(chǔ)液室 通過另一液流道與第二儲(chǔ)液罐相連通；單體電池之間通過雙極性電極串聯(lián)在一起。
所述的電池結(jié)構(gòu)，其中，上述液流框上設(shè)置有帶彎折且多次迂回的液流道，該液流道的 剖面接近于Z形或多個(gè)Z形連接在一起的形狀；單體電池中的兩個(gè)液流框呈中心對(duì)稱。
所述的電池結(jié)構(gòu)，其中，上述液流框的兩側(cè)板框上分別設(shè)置有至少一個(gè)進(jìn)液口與一個(gè)出 液口，與進(jìn)液口同側(cè)的板框上設(shè)置有出液孔，進(jìn)液口通過液流道與出液孔相連通；與出液口 同側(cè)的板框上設(shè)置有進(jìn)液孔，出液口通過液流道與進(jìn)液口相連通；進(jìn)液口與出液口分別與第 一儲(chǔ)液罐或第二儲(chǔ)液罐相連通。
所述的電池結(jié)構(gòu)，其中，上述迂回液流道的走向沿板框方向設(shè)置。
所述的電池結(jié)構(gòu)，其中，上述離子交換膜為全氟磺酸離子交換膜。
所述的電池結(jié)構(gòu)，其中，該電池結(jié)構(gòu)設(shè)置有四十個(gè)單體電池，各個(gè)單體電池通過雙極性 電極串聯(lián)組合在一起，且各個(gè)單體電池采用嵌入層疊方式組裝在一起；第一儲(chǔ)液罐、第二儲(chǔ) 液罐與電堆之間分別設(shè)置有電解液泵。
所述的電池結(jié)構(gòu)，其中，上述碳材料電極經(jīng)過高溫氧化或預(yù)酸處理，且碳材料電極的外 表面均勻的設(shè)置有流道或流槽，液流框的上下兩面設(shè)置有密封墊。
所述的電池結(jié)構(gòu)，其中，該電池結(jié)構(gòu)包括前端板與后端板，串聯(lián)組合在一起的單體電池 設(shè)置在前端板與后端板之間，前端板與后端板夾緊組合在一起的單體電池。
所述的電池結(jié)構(gòu)，其中，雙極性電極由石墨或復(fù)合材料制成，密封墊由硅氟橡膠制成， 該電池結(jié)構(gòu)由硅氟橡膠密封墊密封，并且雙極性電極上覆蓋有防腐蝕膜。
所述的電池結(jié)構(gòu)，其中，單體電池與第一儲(chǔ)液罐、第二儲(chǔ)液罐之間分別設(shè)置公用主管道， 該公用主管道分別與各個(gè)液流框相連通，釩離子電解液通過公用主管道分別進(jìn)入各個(gè)單體電 池中。
本發(fā)明提供的一種全釩離子氧化還原液流的電池結(jié)構(gòu)，在液流框開設(shè)液流道，并且該液 流道為迂回式，加大了電池運(yùn)行過程中支路的有效電阻，避免了大功率充放電時(shí)對(duì)電極的腐蝕，在電池停止運(yùn)行時(shí)該種液流框能及時(shí)斷開各個(gè)單體電池中同極電解液的連通，大幅度降 低了電池停止循環(huán)后支路電流造成的自放電速度，增大了能量轉(zhuǎn)換效率，尤其是本發(fā)明在單 體電池中采用全氟磺酸離子交換膜，大幅度減少了電池結(jié)構(gòu)的制造成本，使大電流、高電壓 運(yùn)行更加穩(wěn)定，并且在碳材料電極上設(shè)置分布均勻的流道或流槽，減低了電解液流的流動(dòng)阻 力，并提高了各單體電池間性能的均衡性，增強(qiáng)了電池結(jié)構(gòu)的整體性能，進(jìn)一步降低了電池 結(jié)構(gòu)的制造成本，在雙極性電極的外表面上覆蓋一層膜，使電池結(jié)構(gòu)在循環(huán)運(yùn)行條件下防止 了電解液對(duì)電極的腐蝕；采用本發(fā)明的電池結(jié)構(gòu)使總能量利用率達(dá)到70%-80%，電流轉(zhuǎn)化率 達(dá)到90%以上，電壓轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%以上，由此可見，本發(fā)明是現(xiàn)有技術(shù)的極大進(jìn)步。


圖1是本發(fā)明中電池結(jié)構(gòu)的原理示意圖2是本發(fā)明中單體電池的截面結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明中一個(gè)液流框以及其上設(shè)置電解液流道的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明中各較佳實(shí)施例進(jìn)行較為詳盡的說明。
本發(fā)明提供了一種全釩離子氧化還原液流的電池結(jié)構(gòu)，在液流框開設(shè)迂回液流道，并在 單體電池中采用全氟磺酸離子交換膜，在碳材料電極的外表面上設(shè)置分布均勻的流道或流槽， 提高了電能轉(zhuǎn)換效率，增強(qiáng)了電池結(jié)構(gòu)的整體性能，延長(zhǎng)了電池使用壽命。如圖1與圖3所 示的，本發(fā)明的全釩離子氧化還原液流的電池結(jié)構(gòu)包括至少兩個(gè)單體電池8,該單體電池8 包括兩個(gè)液流框，每個(gè)液流框如圖3中的液流框21所示的，并且兩個(gè)液流框之間設(shè)置有離子 交換膜4，液流框上分別設(shè)置有液流道；液流框夾緊該離子交換膜4，分別形成密閉的第一儲(chǔ) 液室9與第二儲(chǔ)液室10，第一儲(chǔ)液室9與第二儲(chǔ)液室10內(nèi)分別充滿釩離子電解液，第一儲(chǔ) 液室9與第二儲(chǔ)液室10內(nèi)分別設(shè)置有碳材料電極5;第一儲(chǔ)液罐ll、第二儲(chǔ)液罐12分別與 多個(gè)液流框的進(jìn)出液口形成的公用主管道相連通，第一儲(chǔ)液室9通過液流道與第一儲(chǔ)液罐11 相連通，第二儲(chǔ)液室10通過另一液流道與第二儲(chǔ)液罐12相連通；各個(gè)單體電池8之間通過 雙極性電極串聯(lián)在一起，并且上述每個(gè)液流框21上設(shè)置有中心對(duì)稱且?guī)в袕澱鄱啻斡鼗氐挠?回液流道3、迂回液流道22，該迂回液流道3與迂回液流道22的縱截面接近于Z形或多個(gè)Z 形連接在一起的形狀，單體電池8中的兩個(gè)液流框?yàn)橹行膶?duì)稱，該迂回液流道比現(xiàn)有使技術(shù) 中的液流道延長(zhǎng)了 1-50倍，尤其是增大了電解液形成的漏電支路電阻100-2000倍，大幅度 減少了電池自放電的狀況，使上述電池結(jié)構(gòu)運(yùn)行更加安全穩(wěn)定。本實(shí)施例中第一儲(chǔ)液室9與
5第一儲(chǔ)液罐11內(nèi)充滿五價(jià)與四價(jià)的釩離子電解液，第二儲(chǔ)液室10與第二儲(chǔ)液罐12內(nèi)充滿二 價(jià)與三價(jià)的釩離子電解液，當(dāng)然儲(chǔ)液室與儲(chǔ)液罐內(nèi)的釩離子電解液以及連通關(guān)系是可以更換 的，但是為了便于描述以下實(shí)施例均按照上述的連通關(guān)系描述。通過上述描述可知，本發(fā)明 在液流框上設(shè)置迂回的液流道，加大了電池運(yùn)行過程中支路的有效電阻，有效避免了電池結(jié) 構(gòu)大功率充放時(shí)，電解液對(duì)電極板的腐蝕，同時(shí)其流道豎直迂回結(jié)構(gòu)在電池停止運(yùn)行時(shí)，能 及時(shí)斷開電池機(jī)構(gòu)中各單體中同極電解液之間的連通，大幅度減小了電池停止循環(huán)后支路電 流造成的自放電速度，增大了能量轉(zhuǎn)換效率，使電池結(jié)構(gòu)的總能量利用率達(dá)到70%-80%。
為了進(jìn)一步提高本發(fā)明中電池結(jié)構(gòu)的性能，如圖1、圖2以及圖3所示的，上述液流框 21的兩側(cè)板框上分別設(shè)置有至少一個(gè)進(jìn)液口 15與一個(gè)出液口 16，在本實(shí)施例中還設(shè)置了第 二進(jìn)液口 17與第二出液口 18，第二進(jìn)液口 17與第二出液口 18是為與另一液流框連通而設(shè) 置的，當(dāng)然為了更好的提高單體電池的性能也可以采用其他的設(shè)置方式；與進(jìn)液口15同側(cè)的 板框上設(shè)置有出液孔19，進(jìn)液口 15通過迂回液流道3與出液孔19相連通；與出液口 16同 側(cè)的板框上設(shè)置有進(jìn)液孔20,出液口 16通過迂回液流道22與進(jìn)液孔20相連通；進(jìn)液口 15 與出液口 16分別與第一儲(chǔ)液罐11或第二儲(chǔ)液罐12相連通，迂回液流道3與迂回液流道22 的走向沿板框方向設(shè)置。在本實(shí)施例中，迂回液流道3與迂回液流道22為豎直設(shè)置，該種設(shè) 置的電能轉(zhuǎn)換效率最佳，進(jìn)液口 15設(shè)置在板框的左上角，出液孔19設(shè)置在板框內(nèi)側(cè)的左下 角；出液口 16設(shè)置在板框的右下角，進(jìn)液孔20設(shè)置在板框內(nèi)側(cè)的右上角，但是為了方便用 戶使用或其他用途，進(jìn)液口 15、出液口 16、出液孔19以及進(jìn)液孔20可以設(shè)置在液流框21 的其他合適的位置，在此不再一一贅述。尤其是在兩個(gè)液流框之間設(shè)置全氟磺酸離子交換膜， 該離子交換膜具有很高的阻釩性能，具有良好的離子選擇性以及優(yōu)良的電化學(xué)性能，其使用 壽命非常長(zhǎng)，提高了電流的轉(zhuǎn)化效率， 一般的質(zhì)子交換膜或離子交換膜隨著電池中電流密度 的升高電壓效率會(huì)迅速降低，而使用本發(fā)明提供的全氟磺酸離子交換膜，使電流轉(zhuǎn)化率達(dá)到 90%以上，電壓轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%以上，讓電池的大電壓、大電流運(yùn)行更穩(wěn)定，使釩電池使用壽 命由原來的15年提高至20年以上。而且上述碳材料電極5經(jīng)過高溫氧化或預(yù)酸處理，碳材 料電極5的外表面均勻的設(shè)置有流道或流槽，板框的邊部設(shè)置有密封墊2，密封墊2將板框 的周邊密封起來，增加了電池結(jié)構(gòu)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性，而碳材料電極5上設(shè)置的流道或流槽增 加了電解液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的面積，進(jìn)一步提高了電能的轉(zhuǎn)換效率，板框上的液流道與碳材料 電極5上的流道或流槽緊密接觸，使電解液溶液在單體電池8內(nèi)充分循環(huán)，能夠更好的完成 化學(xué)反應(yīng)，從而使電池結(jié)構(gòu)中每片單體電池8之間的電壓比較均勻，現(xiàn)有技術(shù)中單體電池間電壓差范圍在0. IV-IV之間，而采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)解決了不同單體之間電壓差距很大的技術(shù) 難題，使單體電池間電壓差范圍在0.01V-0.02V之間。該電池結(jié)構(gòu)設(shè)置有四十個(gè)單體電池8， 各個(gè)單體電池8通過雙極性電極串聯(lián)組合在一起，且各個(gè)單體電池8之間采用嵌入層疊方式 組裝在一起；第一儲(chǔ)液罐11、第二儲(chǔ)液罐12與液流框21之間分別設(shè)置有電解液泵13、電解 液泵23,在圖1中僅僅表示一個(gè)單體電池的結(jié)構(gòu)，每個(gè)單體電池可以設(shè)置有兩個(gè)儲(chǔ)液罐或多 個(gè)儲(chǔ)液罐，當(dāng)設(shè)置有多個(gè)單體電池時(shí)，也可以僅設(shè)置兩個(gè)儲(chǔ)液罐， 一個(gè)儲(chǔ)液罐通過多個(gè)管道 分別與同極側(cè)的液流框相連通，另個(gè)一個(gè)儲(chǔ)液罐通過多個(gè)管道分別與另一極側(cè)的液流框相連 通，比如第一儲(chǔ)液罐11與所有正極側(cè)的液流框相連通，則第二儲(chǔ)液罐12與所有負(fù)極側(cè)的液 流框相連通，當(dāng)然也可以在儲(chǔ)液罐與單體電池之間設(shè)置公用主管道，第一儲(chǔ)液罐ll與第二儲(chǔ) 液罐12分別通過各自的公用主管道與每個(gè)液流框相連通，其設(shè)置方式還有其他多種方式，在 此不再一一列舉。上述電池結(jié)構(gòu)包括前端板1與后端板6,串聯(lián)組合在一起的單體電池8設(shè) 置在前端板1與后端板6之間，前端板1與后端板6夾緊該串聯(lián)組合，并且雙極性電極由石 墨或其他合適的復(fù)合材料制成，密封墊2由硅氟橡膠制成，該電池結(jié)構(gòu)由硅氟橡膠密封墊2 密封，并且雙極性電極上覆蓋有防腐蝕膜，使本發(fā)明中電池結(jié)構(gòu)在大電流、大電壓的循環(huán)運(yùn) 行狀態(tài)下能夠有效的防止電解液對(duì)電極的腐蝕，進(jìn)一步提高了上述電池結(jié)構(gòu)的使用壽命。綜 上所述，釩電池在理論上是一種無污染綠色環(huán)保且功率大的優(yōu)秀電池，其應(yīng)用前景非常廣闊； 目前，對(duì)釩電池的論述一般存在于理論層面，如果具體實(shí)施需要克服許多技術(shù)難題，而本發(fā) 明經(jīng)過多次試驗(yàn)克服了多種技術(shù)難題，采用在液流框的板框上設(shè)置迂回液流道、在液流框之 間設(shè)置全氟磺酸離子交換膜以及在碳材料電極的外表面上設(shè)置分布均勻的流道或流槽等結(jié) 構(gòu)，使電池結(jié)構(gòu)總能量利用率達(dá)到70%-80%，電流轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上，電壓轉(zhuǎn)化率達(dá)到80% 以上，大幅度提高了電池的整體性能，使電池結(jié)構(gòu)運(yùn)行更加穩(wěn)定安全。
為了進(jìn)一步闡述本發(fā)明，現(xiàn)以一個(gè)電池結(jié)構(gòu)得充放電為例進(jìn)行說明。例如電池結(jié)構(gòu)上設(shè) 置有八十個(gè)單體電池8，并且第一儲(chǔ)液罐ll內(nèi)充滿五價(jià)與四價(jià)的釩離子電解液，第二儲(chǔ)液罐 12內(nèi)充滿二價(jià)與三價(jià)的釩離子電解液，第一儲(chǔ)液罐11與所有正極側(cè)的液流框相連通，則第 二儲(chǔ)液罐12與所有負(fù)極側(cè)的液流框相連通，電池結(jié)構(gòu)通過電流轉(zhuǎn)換器14分別與用戶、電能 結(jié)構(gòu)相連接。當(dāng)電池結(jié)構(gòu)開始工作時(shí)，電解液泵13與電解液泵23開始工作，分別將第二儲(chǔ) 液罐12、第一儲(chǔ)液罐11內(nèi)的釩離子電解液傳送至各自儲(chǔ)液室，然后釩離子電解液在全氟磺 酸離子交換膜4兩側(cè)的碳材料電極電極5上分別發(fā)生還原和氧化反應(yīng)，待電化學(xué)反應(yīng)完成后， 電解液又通過液流框傳送至主管道合流回到儲(chǔ)液罐形成回路，活性物質(zhì)不斷循環(huán)流動(dòng)，由此
7完成單體電池8的充放電過程。
上述的電化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)式如下所示
正極VQT+2 H*+e~V(F+HjO
負(fù)極V^-e-V" V*=-0.255 V(w.NHE)
為了更好的理解本發(fā)明，現(xiàn)更進(jìn)一步說明單體電池中單片電池的運(yùn)行情況。如圖3所示 的，與進(jìn)液口 15與出液口 16連通液流框21內(nèi)部流道，構(gòu)成半個(gè)電池的循環(huán)進(jìn)出液通道，為 了描述方便進(jìn)液口 15與出液口 16構(gòu)成正極的循環(huán)進(jìn)出液通道，同理第二進(jìn)液口 17與第二出 液口 18構(gòu)成負(fù)極的循環(huán)進(jìn)出液通道；并且各液流框之間相對(duì)應(yīng)的進(jìn)液口與進(jìn)液口、出液口與 出液口是相連通的。當(dāng)釩離子電解液由第一儲(chǔ)液罐11進(jìn)入液流框21時(shí)，電解液經(jīng)過進(jìn)液口 15進(jìn)入迂回液流道3，電解液再由迂回液流道3進(jìn)入第一儲(chǔ)液室9內(nèi)，并且電解液在碳材料 電極5上的流槽上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)后，電解液經(jīng)過進(jìn)液孔20進(jìn)入迂回液流道22，電解液再 由迂回液流道3進(jìn)入第一儲(chǔ)液罐11內(nèi)，形成一個(gè)工作循環(huán)，同步的經(jīng)過第二進(jìn)液口 17與第 二出液口 18的電解液也完成一個(gè)工作循環(huán)，在上述工作過程中電解液泵13以及電解液泵23 一直在工作狀態(tài)。而當(dāng)電解液泵13與電解液泵23停止工作時(shí)，由于電解液失去動(dòng)力，電解 液必然會(huì)出現(xiàn)倒吸或回流情況，但是由于迂回液流道3與迂回液流道22帶有的多個(gè)彎折，增 大了電解液倒吸的阻力，必然使迂回液流道內(nèi)的電解液出現(xiàn)斷裂，使迂回液流道3與迂回液 流道22中的電解液在液流道頂部彎折處點(diǎn)開，從而斷開各個(gè)單體電池之間以及各個(gè)單體電池 與儲(chǔ)液罐之間的液流，斷開了電池內(nèi)電解液與外界電解液的聯(lián)系，確保了釩電池內(nèi)部?jī)?chǔ)存的 電量，使釩電池一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不依靠循環(huán)充電也能啟動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)，為用戶持續(xù)供電， 使釩電池的總能量利用率達(dá)到70%-80%,電流轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上，電壓轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%以上； 并且本發(fā)明的迂回液流道阻斷了各個(gè)單體電池之間的自放電，有效避免了大功率充放時(shí)電解 液對(duì)電極板的腐蝕，延長(zhǎng)了釩電池的使用壽命。
應(yīng)當(dāng)理解的是，上述各較佳實(shí)施例描述的較為詳細(xì)，但不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本 發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員受本發(fā)明的啟示進(jìn)行簡(jiǎn)單替換、組 合或變形都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種全釩離子氧化還原液流的電池結(jié)構(gòu)，其包括至少兩個(gè)單體電池，其特征在于該單體電池包括兩個(gè)液流框，液流框上設(shè)置有液流道，兩個(gè)液流框之間設(shè)置有離子交換膜，液流框夾緊該離子交換膜，分別形成密閉的第一儲(chǔ)液室與第二儲(chǔ)液室，第一儲(chǔ)液室與第二儲(chǔ)液室內(nèi)分別充滿釩離子電解液，第一儲(chǔ)液室與第二儲(chǔ)液室內(nèi)分別設(shè)置有碳材料電極；第一儲(chǔ)液罐、第二儲(chǔ)液罐分別與液流框相連通，第一儲(chǔ)液室通過液流道與第一儲(chǔ)液罐相連通，第二儲(chǔ)液室通過另一液流道與第二儲(chǔ)液罐相連通；單體電池之間通過雙極性電極串聯(lián)在一起。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于上述液流框上設(shè)置有帶彎折且多次迂回的 液流道，該液流道的剖面接近于Z形或多個(gè)Z形連接在一起的形狀；單體電池中的兩個(gè)液流 框呈中心對(duì)稱。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于上述液流框的兩側(cè)板框上分別設(shè)置有 至少一個(gè)迸液口與一個(gè)出液口，與進(jìn)液口同側(cè)的板框上設(shè)置有出液孔，進(jìn)液口通過液流道與 出液孔相連通；與出液口同側(cè)的板框上設(shè)置有進(jìn)液孔，出液口通過液流道與進(jìn)液口相連通； 進(jìn)液口與出液口分別與第一儲(chǔ)液罐或第二儲(chǔ)液罐相連通。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于上述迂回液流道的走向沿板框方向設(shè)置。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于上述離子交換膜為全氟磺酸離子交換膜。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于該電池結(jié)構(gòu)設(shè)置有四十個(gè)單體電池，各個(gè) 單體電池通過雙極性電極串聯(lián)組合在一起，且各個(gè)單體電池采用嵌入層疊方式組裝在一起； 第一儲(chǔ)液罐、第二儲(chǔ)液罐與電堆之間分別設(shè)置有電解液泵。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于上述碳材料電極經(jīng)過高溫氧化或預(yù)酸處理，且碳材料電極的外表面均勻的設(shè)置有流道或流槽，液流框的上下兩面設(shè)置有密封墊。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于該電池結(jié)構(gòu)包括前端板與后端板，串聯(lián)組合在一起的單體電池設(shè)置在前端板與后端板之間，前端板與后端板夾緊組合在一起的單體電 池。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于雙極性電極由石墨或復(fù)合材料制成，密封墊由硅氟橡膠制成，該電池結(jié)構(gòu)由硅氟橡膠密封墊密封，并且雙極性電極上覆蓋有防腐蝕膜。
10、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池結(jié)構(gòu)，其特征在于單體電池與第一儲(chǔ)液罐、第二儲(chǔ)液罐之間分別設(shè)置公用主管道，該公用主管道分別與各個(gè)液流框相連通，釩離子電解液通過公用主 管道分別進(jìn)入各個(gè)單體電池中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全釩離子氧化還原液流的電池結(jié)構(gòu)，其包括至少兩個(gè)單體電池，該單體電池包括兩個(gè)液流框，兩個(gè)液流框之間設(shè)置有離子交換膜，兩個(gè)液流框上分別設(shè)置有液流道；液流框夾緊該離子交換膜，分別形成密閉的第一儲(chǔ)液室與第二儲(chǔ)液室，第一儲(chǔ)液室與第二儲(chǔ)液室內(nèi)分別設(shè)置有碳材料電極；第一儲(chǔ)液罐、第二儲(chǔ)液罐分別與液流框相連通，第一儲(chǔ)液室通過液流道與第一儲(chǔ)液罐相連通，第二儲(chǔ)液室通過另一液流道與第二儲(chǔ)液罐相連通；單體電池之間通過雙極性電極串聯(lián)在一起。本發(fā)明在液流框開設(shè)迂回液流道，并采用全氟磺酸離子交換膜作為離子交換膜，在碳材料電極的外表面上設(shè)置流道或流槽，提高了電能轉(zhuǎn)換效率和單體電池性能的均衡性。
文檔編號(hào)H01M8/24GK101562257SQ20091001537
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者萬(wàn)紅橋, 劉延剛, 劉金山, 唐建妮, 張建國(guó), 建 湯, 薛太白, 韓麗娜 申請(qǐng)人:青島武曉集團(tuán)有限公司