【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請屬于液流電池，具體涉及一種液流電池電極框組件及包含該電極框組件的電堆單元及電堆。
技術(shù)介紹
1、液流電池是一種高效的電化學(xué)儲能技術(shù)。液流電池工作介質(zhì)是電解液，一般為酸性液體，電解液的流失不僅會引起充放電能量的下降，而且會造成環(huán)境污染或引起安全事故。在整個液流電池系統(tǒng)中，電堆是其核心功率組件，而且也是整個系統(tǒng)密封最薄弱的部件。液流電池電堆由電極、離子傳導(dǎo)膜、電極邊框、雙極板、集流板、端板等多部件組成，任何一個環(huán)節(jié)如果密封出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致嚴(yán)重后果，因此如何通過結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)電堆的可靠連接是一個技術(shù)難題。
2、現(xiàn)有技術(shù)的電堆設(shè)計通常如圖1所示，將雙極板(圖中1和1’)、電極框(圖中2和2’)、電極(圖中3和3’)、離子膜(圖中4)等部件層疊壓濾式組裝，即將雙極板、電極框、電極、離子膜、密封線等關(guān)鍵部件疊放(一般是幾十個單電池上下堆疊)，然后再在最外層使用端板(圖中5和5’)通過彈簧整體施加預(yù)緊力保證密封性。由于部件眾多，且平面面積較大，因此一方面密封設(shè)計較為困難，雖然常規(guī)做法是用線密封或凹凸結(jié)構(gòu)來解決，但由于需要考慮防漏的環(huán)節(jié)太多，在工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)中實現(xiàn)較為困難；而另一方面的影響則是裝配繁瑣效率低、成本高，同樣也成為了全釩液流電池商業(yè)化難以進展的阻礙。
3、為此，有的現(xiàn)有技術(shù)做了改進，比如將電極框與雙極板一體化設(shè)計，雖然減少了裝配量但不能夠?qū)﹃P(guān)鍵的離子膜密封方面做出良好的效果提升；或雖然電極框和離子膜進行一體化，但缺少各部件之間的可靠連接，也沒有防腐蝕的結(jié)構(gòu)設(shè)計，電池運行的可靠性不佳；或雖然通過電極框?qū)㈦姌O、
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點、不足，本專利技術(shù)提供一種液流電池的電極框組件、電堆單元及電堆，以解決現(xiàn)有技術(shù)中液流電池零部件多組裝繁瑣成本高、電極反應(yīng)區(qū)流場不均勻、電解液流道設(shè)計繁瑣或電解液流道占用空間較大導(dǎo)致零部件體積較大的技術(shù)問題。
2、為了達到上述目的，本專利技術(shù)采用的主要技術(shù)方案包括：
3、第一方面，本專利技術(shù)實施例中提供了一種液流電池電極框組件，包括：外框體和壓膜框；該外框體中部為用于嵌入第一電極的第一鏤空結(jié)構(gòu)且正反兩面的上下部均設(shè)有電解液流道槽，該外框體的四角分別設(shè)有與對應(yīng)的該電解液流道槽連通的電解液流動孔；該外框體的正面，緊鄰該第一鏤空結(jié)構(gòu)邊緣處設(shè)有多個與該電解液流道槽連通的第一分配流道；該外框體的反面，環(huán)繞該第一鏤空結(jié)構(gòu)邊緣設(shè)有壓膜框安裝槽；壓膜框中部為用于嵌入第二電極的第二鏤空結(jié)構(gòu)且其中一面設(shè)有多個第二分配流道；當(dāng)該壓膜框嵌合于該壓膜框安裝槽后該第二分配流道與所在一側(cè)的該電解液流道承接連通。
4、進一步的，所述第一鏤空結(jié)構(gòu)、所述壓膜框及所述第二鏤空結(jié)構(gòu)均呈四角為倒角設(shè)置的不規(guī)則長方體形。
5、進一步的，所述電解液流道槽至少從所在所述第一鏤空結(jié)構(gòu)一側(cè)的第一倒角起至第二倒角止。
6、進一步的，所述電解液流道槽遠(yuǎn)離所述電解液流動孔的一端逐漸向所述第一鏤空結(jié)構(gòu)靠近縮攏。
7、進一步的，多個所述第一分配流道和所述第二分配流道沿各自對應(yīng)連通的所述電解液流道槽變化方向排列；所述第一分配流道和所述第二分配流道方向斜向設(shè)置以便電解液流入且彼此間距逐漸變窄。
8、進一步的，所述第一分配流道和所述第二分配流道的寬度及垂直長度分別沿電解液在所述電解液流道槽內(nèi)的流動方向逐漸變寬、變短。
9、進一步的，所述電極框組件還包括擋片；所述擋片覆蓋于所述電解液流動孔周圍的所述電解液流道槽部分且至少覆蓋所述第一鏤空結(jié)構(gòu)各倒角對應(yīng)的所述電解液流道槽部分。
10、進一步的，所述壓膜框安裝槽內(nèi)設(shè)有第一密封線槽，所述外框體的正反面均設(shè)有沿邊緣設(shè)置的第二密封線槽；所述外框體邊緣還設(shè)有向外延伸的耳片，所述耳片上設(shè)有定位孔和連接孔。
11、第二方面，本專利技術(shù)實施例還提供了一種液流電池電堆單元，包括上述電極框組件、離子交換膜、第一電極、第二電極以及雙極板；所述離子交換膜固定在所述離子膜安裝槽內(nèi)，所述第一電極嵌合于所述第一鏤空結(jié)構(gòu)內(nèi)且與所述第一鏤空結(jié)構(gòu)的形狀匹配，所述第二電極嵌合于所述第二鏤空結(jié)構(gòu)內(nèi)且與所述第二鏤空結(jié)構(gòu)的形狀相匹配；所述壓膜框嵌合于所述離子膜安裝槽且密封連接；所述電解液流道槽覆蓋密封膠片；所述雙極板分別蓋合于所述外框體的正面和反面并通過所述外框體上的固定孔緊密固定。
12、第三方面，本專利技術(shù)實施例還提供了一種液流電池電堆，包括多個上述的電堆單元、集流板和端板；所述電堆單元重復(fù)排列，所述端板分別位于最外兩側(cè)并通過所述連接孔將所述電堆單元緊固連接為一體。
13、本專利技術(shù)的有益效果：
14、本技術(shù)方案的電極框可以通過一塊外框體和一塊壓膜框組合為容納離子交換膜和正負(fù)電極的一體式部件，后續(xù)裝配時只需要將雙極板在該一體式電極框正反兩面固定即可，不僅減少了液流電池裝配所需的零部件、有效提升裝配效率，而且相互鏤空嵌入的巧妙設(shè)計能夠減少電極框整體的厚度、體積。并且，內(nèi)層的第一環(huán)形密封線槽和外層的第二環(huán)形密封線槽能夠有效保證正負(fù)極電解液的滲漏，使得該液流電池能夠可靠運行且不會增加一體式電極框額外的裝配部件或結(jié)構(gòu)。
15、同時，帶倒角的長方體形的正負(fù)電極板及配套的電解液流道槽設(shè)計，可以使得電解液流動孔流入的一部分電解液沿著電極板的斜對角方向流出，從而最大化保證了電極反應(yīng)區(qū)的面積占比，提升液流電池的反應(yīng)效率。
16、另外，與電解液流道槽結(jié)構(gòu)配套的第一分配流道和第二分配流道的設(shè)計，一方面可以保證電解液流速均勻、電極反應(yīng)區(qū)流場更均勻，另一方面相比傳統(tǒng)的多層流道分配設(shè)計，本技術(shù)方案僅有一層流道分配，優(yōu)化了流道分配結(jié)構(gòu)使其更為簡單。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護點】
1.一種液流電池電極框組件，其特征在于包括
2.如權(quán)利要求1所述的一種液流電池電極框組件，其特征在于所述第一鏤空結(jié)構(gòu)、所述壓膜框及所述第二鏤空結(jié)構(gòu)均呈四角為倒角設(shè)置的不規(guī)則長方體形。
3.如權(quán)利要求2所述的一種液流電池電極框組件，其特征在于所述電解液流道槽至少從所在所述第一鏤空結(jié)構(gòu)一側(cè)的第一倒角起至第二倒角止。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的一種液流電池電極框組件，其特征在于所述電解液流道槽遠(yuǎn)離所述電解液流動孔的一端逐漸向所述第一鏤空結(jié)構(gòu)靠近縮攏。
5.如權(quán)利要求1-3任一所述的一種液流電池電極框組件，其特征在于多個所述第一分配流道和所述第二分配流道沿各自對應(yīng)連通的所述電解液流道槽變化方向排列；所述第一分配流道和所述第二分配流道方向斜向設(shè)置以便電解液流入且彼此間距逐漸變窄。
6.如權(quán)利要求1-3任一所述的一種液流電池電極框組件，其特征在于所述第一分配流道和所述第二分配流道的寬度及垂直長度分別沿電解液在所述電解液流道槽內(nèi)的流動方向逐漸變寬、變短。
7.如權(quán)利要求3所述的一種液流電池電極框組件，其特征在于所述電極
8.如權(quán)利要求1所述的一種液流電池電極框組件，其特征在于所述壓膜框安裝槽內(nèi)設(shè)有第一密封線槽，所述外框體的正反面均設(shè)有沿邊緣設(shè)置的第二密封線槽；所述外框體邊緣還設(shè)有向外延伸的耳片，所述耳片上設(shè)有定位孔和連接孔。
9.一種液流電池電堆單元，其特征在于包括如權(quán)利要求1-8任一所述的電極框組件、離子交換膜、第一電極、第二電極以及雙極板；所述離子交換膜固定在所述離子膜安裝槽內(nèi)，所述第一電極嵌合于所述第一鏤空結(jié)構(gòu)內(nèi)且與所述第一鏤空結(jié)構(gòu)的形狀匹配，所述第二電極嵌合于所述第二鏤空結(jié)構(gòu)內(nèi)且與所述第二鏤空結(jié)構(gòu)的形狀相匹配；所述壓膜框嵌合于所述離子膜安裝槽且密封連接；所述電解液流道槽覆蓋密封膠片；所述雙極板分別蓋合于所述外框體的正面和反面并通過所述外框體上的固定孔緊密固定。
10.一種液流電池電堆，其特征在于包括多個如權(quán)利要求9所述的電堆單元、集流板和端板；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種液流電池電極框組件，其特征在于包括
2.如權(quán)利要求1所述的一種液流電池電極框組件，其特征在于所述第一鏤空結(jié)構(gòu)、所述壓膜框及所述第二鏤空結(jié)構(gòu)均呈四角為倒角設(shè)置的不規(guī)則長方體形。
3.如權(quán)利要求2所述的一種液流電池電極框組件，其特征在于所述電解液流道槽至少從所在所述第一鏤空結(jié)構(gòu)一側(cè)的第一倒角起至第二倒角止。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的一種液流電池電極框組件，其特征在于所述電解液流道槽遠(yuǎn)離所述電解液流動孔的一端逐漸向所述第一鏤空結(jié)構(gòu)靠近縮攏。
5.如權(quán)利要求1-3任一所述的一種液流電池電極框組件，其特征在于多個所述第一分配流道和所述第二分配流道沿各自對應(yīng)連通的所述電解液流道槽變化方向排列；所述第一分配流道和所述第二分配流道方向斜向設(shè)置以便電解液流入且彼此間距逐漸變窄。
6.如權(quán)利要求1-3任一所述的一種液流電池電極框組件，其特征在于所述第一分配流道和所述第二分配流道的寬度及垂直長度分別沿電解液在所述電解液流道槽內(nèi)的流動方向逐漸變寬、變短。
7.如權(quán)利要求3所述的一種...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李艇，林朱凡，何偉挺，安剛，秦穎佳，
申請(專利權(quán))人：中控技術(shù)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。