本申請主要涉及液流電池領(lǐng)域，尤其涉及一種網(wǎng)格化液流電池及其所適用的電堆。

背景技術(shù)：

1、液流電池具有充放電響應(yīng)迅速、運行安全可靠、使用壽命長、可深度充放電、設(shè)計功率和容量相互獨立的優(yōu)點而廣受關(guān)注。在太陽能、風(fēng)能儲存、電網(wǎng)調(diào)峰、偏遠地區(qū)供電等領(lǐng)域展示出巨大的應(yīng)用前景。

2、液流電池電堆因其原理及設(shè)計原因通常活性區(qū)域面積較大，這一特點導(dǎo)致電解液在電堆內(nèi)部的傳質(zhì)難度加大，由此造成的濃差極化抑制了電堆性能的提升。同時，較大的活性面積使得液流電池運行過程中需要較大的充放電電流，但其本身較低的電壓造成與之匹配的pcs(power?conversion?system，儲能變流器)需進行定制，增加了液流電池儲能系統(tǒng)的成本。

3、目前，主要通過在雙極板上增設(shè)流道以及提高流速來解決電堆內(nèi)部的傳質(zhì)問題，采用多個電堆串聯(lián)的方式滿足pcs直流側(cè)電壓需求。但是，采用該種方法仍存在這一些問題，例如雙極板流道的增設(shè)增加了雙極板與電極之間的接觸電阻，或是多個電堆串聯(lián)增大了系統(tǒng)漏電損耗，增加了系統(tǒng)運行的風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請要解決的技術(shù)問題是提供一種網(wǎng)格化液流電池及其所適用的電堆，能夠顯著減少傳質(zhì)不均帶來的濃差極化現(xiàn)象，在提升電堆性能的同時，顯著提升pcs直流側(cè)電壓的匹配自由度。

2、為解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┝艘环N網(wǎng)格化液流電池，包括：正極電極框組件，包括正極電極框和位于所述正極電極框中的兩個或多個正極活性區(qū)；負極電極框組件，包括負極電極框和位于所述負極電極框中的兩個或多個負極活性區(qū)；兩個或多個位于所述正極活性區(qū)的正極多孔小電極；兩個或多個位于所述負極活性區(qū)負極多孔小電極；以及離子交換膜，在所述液流電池中位于所述正極多孔小電極和所述負極多孔小電極之間，其中，所述正極電極框組件和所述負極電極框組件還分別包括正極進液總流道、正極出液總流道、負極進液總流道和負極出液總流道以及靠近每個所述正極活性區(qū)和所述負極活性區(qū)的多個凹槽；所述多個凹槽形成所述正極活性區(qū)和所述負極活性區(qū)的多個正極進液支流道、多個正極出液支流道、多個負極進液支流道以及多個負極出液支流道；以及所述多個正極進液支流道和所述多個負極進液支流道分別與所述正極進液總流道和所述負極進液總流道連通，所述多個正極出液支流道和所述多個負極出液支流道分別與所述正極出液總流道和所述負極出液總流道連通。

3、可選地，所述離子交換膜包括與所述正極電極框和所述負極電極框的尺寸相同的一張離子交換膜、或分別覆蓋每個所述正極活性區(qū)或每個所述負極活性區(qū)的多張離子交換膜。

4、可選地，還包括第一雙極板和第二雙極板，分別位于所述正極電極框組件和負極電極框組件遠離所述離子交換膜的一側(cè)，其中，所述第一雙極板和所述第二雙極板尺寸分別與所述正極電極框和所述負極電極框的尺寸相同。

5、可選地，所述第一雙極板和所述第二雙極板包括碳板，且所述第一雙極板和所述第二雙極板上均開設(shè)有正極公共流道孔和負極公共流道孔。

6、可選地，還包括集流板、進液板以及端板，分別依次位于所述第一雙極板和所述第二雙極板的遠離所述離子交換膜的一側(cè)。

7、可選地，所述正極電極框和負極電極框上均開設(shè)有正極進液孔、負極進液孔、正極出液孔、負極出液孔，其中，所述正極進液孔和所述負極進液孔分別與所述正極進液總流道和所述負極進液總流道連通，所述正極出液孔和所述負極出液孔分別與所述正極出液總流道和所述負極出液總流道連通。

8、可選地，所述正極電極框組件和所述負極電極框組件還包括正極電極框蓋板和負極電極框蓋板，分別扣合在所述正極電極框和所述負極電極框于所述液流電池中遠離所述離子交換膜的一側(cè)。

9、本申請的另一方面提供了一種網(wǎng)格化液流電池電堆，包括兩個或兩個以上串聯(lián)連接的如上所述的網(wǎng)格化液流電池。

10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請將傳統(tǒng)的活性區(qū)域網(wǎng)格化分成多個小型活性區(qū)域，極大減小了因放大活性區(qū)域造成傳質(zhì)不均帶來的濃差極化，顯著提升了電堆性能；同時傳統(tǒng)電池網(wǎng)格化分成n個電池極性區(qū)域后，每個小電池獨立且串聯(lián)，當一個小電池的電壓為v0(通常為1.25v)時，一節(jié)液流電池的電壓提升為n*v0，m節(jié)的液流電池電堆電壓提升為m*n*v0時，顯著提升了pcs直流側(cè)電壓的匹配自由度。

技術(shù)特征：

1.一種網(wǎng)格化液流電池，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的液流電池，其特征在于，所述離子交換膜包括與所述正極電極框和所述負極電極框的尺寸相同的一張離子交換膜、或分別覆蓋每個所述正極活性區(qū)或每個所述負極活性區(qū)的多張離子交換膜。

3.如權(quán)利要求1所述的液流電池，其特征在于，還包括第一雙極板和第二雙極板，分別位于所述正極電極框組件和負極電極框組件遠離所述離子交換膜的一側(cè)，其中，所述第一雙極板和所述第二雙極板尺寸分別與所述正極電極框和所述負極電極框的尺寸相同。

4.如權(quán)利要求3所述的液流電池，其特征在于，所述第一雙極板和所述第二雙極板包括碳板，且所述第一雙極板和所述第二雙極板上均開設(shè)有正極公共流道孔和負極公共流道孔。

5.如權(quán)利要求3所述的液流電池，其特征在于，還包括集流板、進液板以及端板，分別依次位于所述第一雙極板和所述第二雙極板的遠離所述離子交換膜的一側(cè)。

6.如權(quán)利要求1所述的液流電池，其特征在于，所述正極電極框和負極電極框上均開設(shè)有正極進液孔、負極進液孔、正極出液孔、負極出液孔，其中，所述正極進液孔和所述負極進液孔分別與所述正極進液總流道和所述負極進液總流道連通，所述正極出液孔和所述負極出液孔分別與所述正極出液總流道和所述負極出液總流道連通。

7.如權(quán)利要求1所述的液流電池，其特征在于，所述正極電極框組件和所述負極電極框組件還包括正極電極框蓋板和負極電極框蓋板，分別扣合在所述正極電極框和所述負極電極框于所述液流電池中遠離所述離子交換膜的一側(cè)。

8.一種網(wǎng)格化液流電池電堆，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┝艘环N網(wǎng)格化液流電池及其所適用的電堆，電池包括：正、負極電極框組件，包括兩個或多個正、負極活性區(qū)及其中的正、負極多孔小電極；離子交換膜，在液流電池中位于正極多孔小電極和負極多孔小電極之間，其中，正、負極電極框組件還分別包括正、負極進出液總流道以及正、負極進出液支流道，正、負極進出液支流道分別和正、負極進出液總流道連通。本申請?zhí)峁┑木W(wǎng)格化液流電池及其所適用的電堆能夠顯著減少傳質(zhì)不均帶來的濃差極化現(xiàn)象，在提升電堆性能的同時，顯著提升PCS直流側(cè)電壓的匹配自由度。

技術(shù)研發(fā)人員：徐陸澎
受保護的技術(shù)使用者：寰泰儲能科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20231225
技術(shù)公布日：2025/1/6