一種液流電池液流框及其形成的電堆的制作方法
【專利摘要】一種液流電池液流框及其形成的電堆，其中該液流框包括嵌入聯(lián)接的外框（1）和內(nèi)框（4），該外框上設(shè)有多個進出液口及流道（7），每一進出液口及流道的四周設(shè)置進出液口第一密封部（10），該外框的內(nèi)側(cè)設(shè)置反應(yīng)區(qū)第一密封部（9）；與該進出液口第一密封部（10）和反應(yīng)區(qū)第一密封部相對應(yīng)的外框另一面設(shè)有反應(yīng)區(qū)第二密封部（12）和進出液口第二密封部（13）；相鄰液流框的進出液口第一、二密封部及反應(yīng)區(qū)第一、二密封部為能相互扣合的多層凹凸結(jié)構(gòu)，且該進出液口第一密封部與相鄰液流框的進出液口第二密封部相互扣合后形成對進出液口和流道的密封，該反應(yīng)區(qū)第一密封部與相鄰液流框的反應(yīng)區(qū)第二密封部相互扣合后形成對反應(yīng)區(qū)的密封。
【專利說明】一種液流電池液流框及其形成的電堆
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種液流電池液流框結(jié)構(gòu)及其形成的電堆，特別是一種質(zhì)子交換膜液流電池的液流框結(jié)構(gòu)及其形成的電堆。
[0002]【背景技術(shù)】
[0003]目前，液流電池的密封問題一直是困擾液流電池使用壽命的一個技術(shù)問題?，F(xiàn)有技術(shù)中的液流電池堆至少由兩個電池單元組成，且各電池單元相互疊加。液流電池的電池堆必須嚴格避免出現(xiàn)電解液的滲漏，然而現(xiàn)有的液流電池電解液多具有腐蝕性，容易發(fā)生泄漏，電解液的滲漏不僅影響電池堆的使用，增加電池堆的維護成本，還會造成電池堆性能的惡化和壽命的降低。因此在各電池之間及單電池內(nèi)的各結(jié)構(gòu)件之間必須密封。
[0004]現(xiàn)有的液流電池的單電池都是由兩個相同的液流框中間采用密封圈或密封墊通過端板用螺栓壓緊隔膜、集流板組成。電池堆的電解液滲漏現(xiàn)象在集流板、液流框、隔膜等不同單電池部件的接觸部位都有發(fā)生。為了避免這些接觸部位出現(xiàn)滲漏，現(xiàn)有技術(shù)中通常在相應(yīng)的接觸部位引入密封圈或密封墊。然而，僅僅使用密封圈或密封墊的方式并不能有效地解決電池堆的密封問題，電解液滲漏現(xiàn)象仍然普遍存在。而且密封圈或密封墊的引入相應(yīng)地增加了裝配工藝的復(fù)雜性，提高了電池的制造成本。密封圈或密封墊因長期與電解液接觸不可避免地釋出部分物質(zhì)污染電解液從而影響電池性能；釋出物還會促進正極電解液結(jié)晶產(chǎn)生沉淀，從而堵塞流道使整個系統(tǒng)癱瘓。
[0005]因此，設(shè)計一種液流電池所使用的全新的不使用密封圈或密封墊而又能保證電池堆的集流板、液流框、隔膜等不同單電池部件的接觸部位不發(fā)生電解液滲漏的液流框，將變得十分重要而且有意義。
實用新型內(nèi)容
[0006]鑒于以上問題，本實用新型提供一種液流電池液流框及其形成的電堆，其能簡單實現(xiàn)液流電池的進出液口、流道及反應(yīng)區(qū)的密封，且性能可靠、容易加工。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一種技術(shù)方案是:一種液流電池液流框，包括嵌入聯(lián)接的外框和內(nèi)框，該外框上設(shè)有多個進出液口和多個流道，且每一進出液口連通一流道，每一流道的末端設(shè)置潛流口，潛流口與設(shè)于液流框中部的反應(yīng)區(qū)連通；每一進出液口及流道的四周設(shè)置進出液口第一密封部，該外框的內(nèi)側(cè)設(shè)置有反應(yīng)區(qū)第一密封部；與該進出液口第一密封部和反應(yīng)區(qū)第一密封部相對應(yīng)的外框另一面設(shè)有反應(yīng)區(qū)第二密封部和進出液口第二密封部；該進出液口第一密封部與相鄰液流框的進出液口第二密封部為能相互扣合的多層凹凸結(jié)構(gòu)，該反應(yīng)區(qū)第一密封部與相鄰液流框的反應(yīng)區(qū)第二密封部也為相互扣合的多層凹凸結(jié)構(gòu)，且該進出液口第一密封部與相鄰液流框的進出液口第二密封部相互扣合后形成封閉的迷宮狀，從而實現(xiàn)對進出液口和流道的密封，該反應(yīng)區(qū)第一密封部(9)與相鄰液流框的反應(yīng)區(qū)第二密封部(12)相互扣合后形成封閉的迷宮狀，從而實現(xiàn)對反應(yīng)區(qū)的密封。
[0008]本實用新型一優(yōu)選實施方式為:該進出液口第一密封部和反應(yīng)區(qū)第一密封部是橫截面呈“W”形的多層槽體結(jié)構(gòu)；該反應(yīng)區(qū)第二密封部和進出液口第二密封部是橫截面呈“W”形的多層肋體結(jié)構(gòu)。
[0009]本實用新型一優(yōu)選實施方式為:該進出液口第一密封部和反應(yīng)區(qū)第一密封部是橫截面呈“W”形的多層肋體結(jié)構(gòu)；該反應(yīng)區(qū)第二密封部和進出液口第二密封部是橫截面呈“W”形的多層槽體結(jié)構(gòu)。
[0010]本實用新型一優(yōu)選實施方式為:該多個進出液口和多個流道設(shè)于外框的正面，且進出液口第一密封部和反應(yīng)區(qū)第一密封部設(shè)于外框的正面，該反應(yīng)區(qū)第二密封部和進出液口第二密封部設(shè)于外框的反面。
[0011]本實用新型一優(yōu)選實施方式為:該多個進出液口和多個流道設(shè)于外框的反面，且進出液口第一密封部和反應(yīng)區(qū)第一密封部設(shè)于外框的反面，該反應(yīng)區(qū)第二密封部和進出液口第二密封部設(shè)于外框的正面。
[0012]本實用新型一優(yōu)選實施方式為:該進出液口第一密封部、反應(yīng)區(qū)第一密封部、反應(yīng)區(qū)第二密封部及進出液口第二密封部分別為整體呈環(huán)形的結(jié)構(gòu)。
[0013]本實用新型還提供了一種液流電池電堆結(jié)構(gòu)，其由上述液流電池液流框形成的液流單電池疊加而成。
[0014]本實用新型內(nèi)框嵌入外框內(nèi)。外框上設(shè)有密封結(jié)構(gòu)、流道等，內(nèi)框只作為一種結(jié)構(gòu)件，起密封集流體與隔膜的作用。外框和內(nèi)框共同組合形成一個完整的具有液流通道密封作用的液流框組件。外框正面與背面四周都刻有橫截面呈“W”形的多層凸或凹結(jié)構(gòu)。組裝單電池時，正面與背面上的“W”形的凹凸結(jié)構(gòu)相互扣合在一起形成迷宮，產(chǎn)生迷宮效應(yīng)，從而實現(xiàn)密封。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所具有的有益效果為:本實用新型液流框的一面上設(shè)置進出液口第一密封部和反應(yīng)區(qū)第一密封部，另一面上設(shè)置反應(yīng)區(qū)第二密封部及進出液口第二密封部，且該進出液口第一密封部與相鄰液流框的進出液口第二密封部為能相互扣合的多層凹凸結(jié)構(gòu)，該反應(yīng)區(qū)第一密封部與相鄰液流框的反應(yīng)區(qū)第二密封部也為相互扣合的多層凹凸結(jié)構(gòu)，這樣，在該進出液口第一密封部與相鄰液流框的進出液口第二密封部相互扣合，該反應(yīng)區(qū)第一密封部與相鄰液流框的反應(yīng)區(qū)第二密封部相互扣合后形成迷宮狀，產(chǎn)生迷宮效應(yīng)，從而實現(xiàn)對進出液口、流道及反應(yīng)區(qū)的密封。本實用新型在進出液口第一密封部與進出液口第二密封部相互扣合，反應(yīng)區(qū)第一密封部與反應(yīng)區(qū)第二密封部相互扣合時不需要再設(shè)置密封墊或密封圈之類的密封結(jié)構(gòu)，簡化了裝配結(jié)構(gòu)，減少了裝配件的數(shù)量，從而提高了裝配效率，節(jié)約了成本。同時，還能防止密封圈的釋出物污染反電池電解液，影響電池性能。
[0016]總而言之，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，加工技術(shù)容易實現(xiàn)，不用增加復(fù)雜的多余密封零件，可以實現(xiàn)長時間密封，節(jié)約了裝配時間與材料，降低了成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行進一步說明。
[0018]圖1是本實用新型液流框組成的半單電池爆炸圖。裝配時，外框I與內(nèi)框4之間嵌裝了集流體3，內(nèi)框4上面裝設(shè)了隔膜5，電極2放在集流體3的兩側(cè)。
[0019]圖2是本實用新型液流框形成的多個單電池所組成的電堆的截面圖。[0020]圖3是本實用新型液流框密封部位示意圖，如圖所示液流框密封部位分反應(yīng)區(qū)第一密封部9、進出液口第一密封部10兩部分。反應(yīng)區(qū)第一密封部9的作用是與反應(yīng)區(qū)第二密封部12配合，實現(xiàn)對反應(yīng)區(qū)8內(nèi)的液體密封，防止反應(yīng)區(qū)8的液體滲漏。進出液口第一密封部10的作用是與進出液口第二密封部13配合對進出液口 6和流道7內(nèi)的液體密封。
[0021]圖4是本實用新型液流框進出液口密封部位放大圖。進出液口第一密封部10內(nèi)有迂回的液體流道7，流道7的末端與潛流口 11相連。
[0022]圖5是本實用新型液流框形成的多個單電池疊加組成的電堆的截面放大圖，圖中與流道7相連的潛流口 11的作用是把進、出液口 6所流進、流出的液體引入、引出反應(yīng)區(qū)，從而使液流電池的液流能順利的流動。
[0023]圖6是本實用新型液流框外框正面密封示意圖。
[0024]圖7是本實用新型液流框外框正面密封局部放大圖。
[0025]圖8是本實用新型液流框外框背面密封局部放大圖。
[0026]圖中:1.外框，2.電極，3.集流體，4.內(nèi)框，5.隔膜，6.進出液口，7.流道，8.反
應(yīng)區(qū)，9.反應(yīng)區(qū)第一密封部，10.進出液口第一密封部，11.潛流口，12.反應(yīng)區(qū)第二密封部，13.進出液口第二密封部。
【具體實施方式】
[0027]如圖1-圖8所示，本實用新型液流電池的液流框包括一個外框I和一個內(nèi)框4，內(nèi)框4嵌入外框I內(nèi)，外框I與內(nèi)框4共同組成一個完整的具有液流通道密封作用的液流框組件。該外框I上設(shè)有多個進出液口 6，每一進出液口 6連通一迂回的流道7，流道7的末端設(shè)置潛流口 11，潛流口 11與設(shè)于液流框中部的反應(yīng)區(qū)8連通。每一進出液口 6及流道7的四周設(shè)置用于密封進出液口和流道液體的進出液口第一密封部10。該外框I的內(nèi)側(cè)還設(shè)置有用于密封反應(yīng)區(qū)液體的反應(yīng)區(qū)第一密封部9。與該進出液口第一密封部10和反應(yīng)區(qū)第一密封部9相對應(yīng)的外框I的另一面設(shè)有反應(yīng)區(qū)第二密封部12和進出液口第二密封部13。
[0028]在圖示所示的實施例中，該進出液口第一密封部10和反應(yīng)區(qū)第一密封部9分別為整體呈環(huán)形，且橫截面呈“W”形的多層槽體結(jié)構(gòu)，這樣即使有部分液體泄漏，也需經(jīng)過多層密封槽才能溢出，進一步確保了密封效果。該反應(yīng)區(qū)第二密封部12和進出液口第二密封部13是整體呈環(huán)形，且橫截面呈“W”形的多層肋體結(jié)構(gòu)，且該反應(yīng)區(qū)第二密封部12和進出液口第二密封部13分別與該反應(yīng)區(qū)第一密封部9和進出液口第一密封部10相互扣合，形成迷宮狀密封。
[0029]盡管圖示實施例中，該進出液口第一密封部10和反應(yīng)區(qū)第一密封部9分別為橫截面呈“W”形的多層槽體結(jié)構(gòu)，該反應(yīng)區(qū)第二密封部12和進出液口第二密封部13是橫截面呈“W”形的多層肋體結(jié)構(gòu)，但本實用新型并不局限于此，比如，該進出液口第一密封部10和反應(yīng)區(qū)第一密封部9也可分別為橫截面呈“W”形的多層肋體結(jié)構(gòu)，該反應(yīng)區(qū)第二密封部12和進出液口第二密封部13也可為橫截面呈“W”形的多層槽體結(jié)構(gòu)
[0030]一般而言，該進出液口 6和流道7設(shè)于外框I的正面，因而該反應(yīng)區(qū)第一密封部9和進出液口第一密封部10 —般設(shè)置在外框I的正面。該反應(yīng)區(qū)第二密封部12和進出液口第二密封部13則設(shè)置于外框I的反面。但也不局限于此，比如，該進出液口 6和流道7也可設(shè)于外框I的反面，因而該反應(yīng)區(qū)第一密封部9和進出液口第一密封部10 —般設(shè)置在外框I的反面。該反應(yīng)區(qū)第二密封部12和進出液口第二密封部13則設(shè)置于外框I的正面。
[0031]在本實用新型液流框的內(nèi)框4內(nèi)安裝電極2和集流板3，并形成反應(yīng)區(qū)8，裝入電解液，即可形成液流單電池。如圖5所示，將多個由本實用新型液流框形成的液流單電池疊加即形成電堆。疊加時，將液流框的進出液口第一密封部10和反應(yīng)區(qū)第一密封部9與相鄰液流框的進出液口第二密封部13和反應(yīng)區(qū)第二密封部12相互扣合，并于相鄰電極2之間墊設(shè)隔膜5，即形成電堆。
【權(quán)利要求】
1.一種液流電池液流框，包括嵌入聯(lián)接的外框(I)和內(nèi)框(4)，其特征在于，該外框上設(shè)有多個進出液口(6)和多個流道(7)，且每一進出液口(6)連通一流道(7)，每一流道(7)的末端設(shè)置潛流口(11)，潛流口(11)與設(shè)于液流框中部的反應(yīng)區(qū)(8)連通；每一進出液口(6)及流道(7)的四周設(shè)置進出液口第一密封部(10)，該外框(I)的內(nèi)側(cè)設(shè)置有反應(yīng)區(qū)第一密封部(9);與該進出液口第一密封部(10)和反應(yīng)區(qū)第一密封部(9)相對應(yīng)的外框另一面設(shè)有反應(yīng)區(qū)第二密封部(12)和進出液口第二密封部(13);該進出液口第一密封部(10)與相鄰液流框的進出液口第二密封部(13)為能相互扣合的多層凹凸結(jié)構(gòu)，該反應(yīng)區(qū)第一密封部(9)與相鄰液流框的反應(yīng)區(qū)第二密封部(12)也為相互扣合的多層凹凸結(jié)構(gòu)，且該進出液口第一密封部(10)與相鄰液流框的進出液口第二密封部(13)相互扣合后形成封閉的迷宮狀，從而實現(xiàn)對進出液口和流道的密封，該反應(yīng)區(qū)第一密封部(9)與相鄰液流框的反應(yīng)區(qū)第二密封部(12)相互扣合后形成封閉的迷宮狀，從而實現(xiàn)對反應(yīng)區(qū)的密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流電池液流框，其特征在于，該進出液口第一密封部(10)和反應(yīng)區(qū)第一密封部(9)是橫截面呈“W”形的多層槽體結(jié)構(gòu)；該反應(yīng)區(qū)第二密封部(12)和進出液口第二密封部(13)是橫截面呈“W”形的多層肋體結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流電池液流框，其特征在于，該進出液口第一密封部(10)和反應(yīng)區(qū)第一密封部(9)是橫截面呈“W”形的多層肋體結(jié)構(gòu)；該反應(yīng)區(qū)第二密封部(12)和進出液口第二密封部(13)是橫截面呈“W”形的多層槽體結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的液流電池液流框，其特征在于，該多個進出液口(6)和多個流道(7)設(shè)于外框(I)的正面，且進出液口第一密封部(10)和反應(yīng)區(qū)第一密封部(9)設(shè)于外框(I)的正面，該反應(yīng)區(qū)第二密封部(12)和進出液口第二密封部(13)設(shè)于外框(I)的反面。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的液流電池液流框，其特征在于，該多個進出液口(6)和多個流道(7)設(shè)于外框(I)的反面，且進出液口第一密封部(10)和反應(yīng)區(qū)第一密封部(9)設(shè)于外框(I)的反面，該反應(yīng)區(qū)第二密封部(12)和進出液口第二密封部(13)設(shè)于外框(I)的正面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的液流電池液流框，其特征在于，該進出液口第一密封部(10)、反應(yīng)區(qū)第一密封部(9)、反應(yīng)區(qū)第二密封部(12)及進出液口第二密封部(13)分別為整體呈環(huán)形的結(jié)構(gòu)。
7.一種液流電池電堆，其特征在于由權(quán)利要求1-6中任一項所述的液流電池液流框形成的液流單電池疊加而成。
【文檔編號】H01M8/18GK203574058SQ201320762364
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】胡永清, 吳雪文, 吳雄偉, 蕭榮滔, 呂善光 申請人:湖南省銀峰新能源有限公司