專利名稱：一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液流儲能電池領(lǐng)域，尤其涉及一種全釩離子氧化還原液流電池的新型 液流框裝置。
背景技術(shù)：
全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能電源 主要應(yīng)用在電廠或電站等大規(guī)模場所，大規(guī)模光電轉(zhuǎn)換、風能發(fā)電的儲能電源以及作為邊 緣地區(qū)儲能系統(tǒng)，以及不間斷電源或應(yīng)急電源系統(tǒng)等。隨著全釩氧化還原液流電池的廣泛應(yīng)用，對大型儲能電池有很大的需求趨勢。目 前國內(nèi)科研機構(gòu)做的最大的單堆電池的液流框為單個框架，電堆最大輸出功率為5KW。若 要增大電堆的輸出功率，增大電極面積是關(guān)鍵技術(shù)。由于國內(nèi)生產(chǎn)的導電雙極板原材料石 墨板面積有限，若向更大功率發(fā)展，則會受到一定的限制，國外生產(chǎn)的石墨板面積能稍大一 點，但價格較貴，成本過高。此外由于石墨板的脆性，機制板材的面積不能過大，否則在組裝 過程由于受力不均，容易發(fā)生變形，應(yīng)力長期作用有可能造成裂縫、導致兩極電解液的相互 滲透，使電池效率下降。
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，對現(xiàn)有技術(shù)中液流框裝置的構(gòu)造進行改 進，提供一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置。其技術(shù)解決方案是一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，包括四邊形液流框框架，所 述液流框框架上設(shè)置有橫向框架和/或縱向框架，將四邊形液流框框架分成若干個區(qū)域， 每個區(qū)域均配置有導電雙電極石墨板構(gòu)成電化學反應(yīng)區(qū)；在橫向框架上設(shè)置有垂直于橫向 框架的豎向分流道，在縱向框架上設(shè)置有垂直于縱向框架的橫向分流道，在液流框框架上 分別設(shè)置有第一進液口、第一出液口、第二進液口與第二出液口。上述液流框框架內(nèi)側(cè)邊緣設(shè)置有第一導流槽，第一導流槽垂直于框架平行排列， 在第一導流槽與液流框框架之間設(shè)置有第一液流道緩沖區(qū)，所述第一導流槽與第一液流道 緩沖區(qū)相連通，所述第一液流道緩沖區(qū)與液流框框架上的第一進液口、第一出液口、第二進 液口或第二出液口相連通。上述第一進液口、第一出液口、第二進液口、第二出液口分別設(shè)置在液流框框架的 上下外邊框上，在液流框框架內(nèi)設(shè)置有至少一個橫向框架，在橫向框架的兩側(cè)均設(shè)置有第 二導流槽，第二導流槽垂直于橫向框架平行排列，在橫向框架與第二導流槽之間設(shè)置有第 二液流道緩沖區(qū)，橫向框架上垂直于橫向框架設(shè)置的豎向分流道與第二液流道緩沖區(qū)相連 通，第二液流道緩沖區(qū)與第二導流槽相連通。上述液流框框架、橫向框架和/或縱向框架上均設(shè)置有定位圓孔。上述液流框框架為正方形，在液流框框架內(nèi)設(shè)置有一個橫向框架與一個縱向框架，橫向框架與縱向框架垂直交叉，使整體框架呈田字形結(jié)構(gòu)。
上述第一導流槽與第二導流槽的上方均設(shè)置有薄蓋片。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是1、本發(fā)明新型液流框裝置的設(shè)計，既是多塊液流框的平面有機組合又是大面積雙 電極的平面有機分割，解決了受導電雙電極材料(石墨板)制約的問題，提高原有電極面積 的4 20倍，實現(xiàn)了超大輸出功率單電堆，提高了電池效率。2、本發(fā)明的液流框制作工藝簡單，裝配方便，生產(chǎn)成本低，既實現(xiàn)了電堆超大功率 輸出又保證了電堆的密封性和安全穩(wěn)定性。
圖1是本發(fā)明中田字形液流框的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式結(jié)合附圖，一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，包括形狀為正方 形的液流框框架1，液流框框架1為塑料材質(zhì)，在液流框框架1上設(shè)置有一個橫向框架2和 一個豎向框架3，橫向框架2與豎向框架3垂直交叉，使整體框架呈現(xiàn)田字形結(jié)構(gòu)。所述橫 向框架2和豎向框架3將四方形液流框框架1分成四個區(qū)域，每個區(qū)域均配置有導電雙電 極石墨板4構(gòu)成電化學反應(yīng)區(qū)，為了方便描述，將其分別稱之為第一反應(yīng)區(qū)5、第二反應(yīng)區(qū) 6、第三反應(yīng)區(qū)7與第四反應(yīng)區(qū)8。在液流框框架的下邊框上設(shè)置有第一進液口 101與第二 進液口 102，在液流框框架的上邊框上設(shè)置有第一出液口 103與第二出液口 104，其中，第一 進液口 101與第一出液口 103位于正方形液流框框架1的對角線上，第二進液口 102與第二 出液口 104關(guān)于橫向框架2對稱設(shè)置。在橫向框架2上設(shè)置有垂直于橫向框架2的豎向分 流道201，在縱向框架3上設(shè)置有垂直于縱向框架3的橫向分流道301，豎向分流道201與橫 向分流道301的設(shè)置使液流框中的電解液能夠均勻、流暢的流向各個反應(yīng)區(qū)域參與電化學 反應(yīng)，同時加大了電池運行過程中支路的有效電阻，避免了大功率充放電時對電極的腐蝕， 提高了能量轉(zhuǎn)換效率，延長了電池使用壽命。在液流框框架1的下邊框內(nèi)側(cè)邊緣設(shè)置有若 干個第一導流槽9，第一導流槽9垂直于液流框框架1的下邊框平行排列，在第一導流槽9 與下邊框之間設(shè)置有第一液流道緩沖區(qū)10，第一導流槽9與第一液流道緩沖區(qū)10相連通， 第一液流道緩沖區(qū)10與液流框框架1上的第一進液口 101相連通。在液流框框架1的上 邊框內(nèi)側(cè)邊緣同樣設(shè)置有若干導流槽，為了方便描述及區(qū)分，將其稱為第二導流槽11，第二 導流槽11垂直于上邊框平行排列，在第二導流槽11與液流框框架1的上邊框之間設(shè)置有 第二液流道緩沖區(qū)12，第二導流槽11與第二液流道緩沖區(qū)12相連通，第二液流道緩沖區(qū) 12與液流框框架1上的第一出液口 103相連通。為了進一步使電解液能夠均勻、流暢的流向四個電化學反應(yīng)區(qū)，在橫向框架2的兩側(cè)均設(shè)置有若干個導流槽，將橫向框架2下方且臨近橫向框架2設(shè)置的導流槽稱為第三 導流槽13，將橫向框架2上方且臨近橫向框架2設(shè)置的導流槽稱為第四導流槽14 ；第三導 流槽13與第四導流槽14均垂直于橫向框架2平行排列，在橫向框架2與第三導流槽13之 間設(shè)置有第三液流道緩沖區(qū)15，在橫向框架2與第四導流槽14之間設(shè)置有第四液流道緩沖 區(qū)16。橫向框架2上垂直于橫向框架2設(shè)置的豎向分流道201分別與第三液流道緩沖區(qū)15、第四液流道緩沖區(qū)16相連通，第三液流道緩沖區(qū)15與第三導流槽13相連通，第四液流 道緩沖區(qū)16與第四導流槽14相連通。上述液流道緩沖區(qū)均順延相鄰板框方向設(shè)置。第一 反應(yīng)區(qū)5中的電解液經(jīng)過第三導流槽13在第三液流道緩沖區(qū)15中匯集，然后通過橫向框 架2上設(shè)置的豎向分流道201進入第四液流道緩沖區(qū)16，再經(jīng)過第四導流槽14進入第三反 應(yīng)區(qū)7。同時，為了防止橡膠墊在組裝過程中受壓變形阻塞上述導流槽，在導流槽上方加 一薄蓋片，減低了電解液的流動阻力，保證了電池的流量，提高了總能量利用率。以下對半片電池的運行情況進行簡要說明，當中未述及的技術(shù)內(nèi)容均可直接采取 或借鑒現(xiàn)有技術(shù)相應(yīng)技術(shù)內(nèi)容，此處不再冗述。電解液經(jīng)過泵驅(qū)動力的作用從儲液罐中流 出進入第一進液口 101，然后在第一液流道緩沖區(qū)10中匯集，經(jīng)第一分流槽9流入第一反應(yīng) 區(qū)5與第二反應(yīng)區(qū)6，第一反應(yīng)區(qū)5與第二反應(yīng)區(qū)6中的電解液依次經(jīng)第三導流槽13、第三 液流道緩沖區(qū)15、橫向框架上的豎向分流道201、第四液流道緩沖區(qū)16、第四導流槽14進 入第三反應(yīng)區(qū)7與第四反應(yīng)區(qū)8，第三反應(yīng)區(qū)7與第四反應(yīng)區(qū)8中的電解液流經(jīng)第二導流 槽11后在第二液流道緩沖區(qū)12中匯集，后經(jīng)第一出液口 103流回儲液罐，完成電解液的循 環(huán)。相應(yīng)的電解液在四個反應(yīng)區(qū)內(nèi)發(fā)生電化學反應(yīng)，進行充電或放電。另外半片電池的液 流框裝置為中心對稱安裝，按照上述方式進行循環(huán)，從而構(gòu)成另一半片電池的循環(huán)，區(qū)別之 處在于電解液從第二進液口 102進入反應(yīng)區(qū)，然后從第二出液口 104流回儲液罐。在橫向框架2、豎向框架3與液流框框架1上均設(shè)置有定位圓孔17，電堆組裝時， 將多個液流框裝置疊加在一起，用若干根緊固螺桿穿過定位圓孔17，將多個該液流框裝置 緊固在一起，即形成超大輸出功率電池堆。這樣避免了由于石墨板的脆性和面積過大，在組 裝過程由于受力不均勻，容易發(fā)生變形，應(yīng)力長期作用有可能造成裂縫，導致電解液的相互 滲透，從而使電池效率下降的情況發(fā)生，同時既增大了導電雙電極的有效面積又加固了電 堆的密封性，增強了電池結(jié)構(gòu)的整體性能，使電池結(jié)構(gòu)運行更加安全穩(wěn)定，延長了電池使用 壽命。上述定位圓孔17的大小、個數(shù)及位置均可根據(jù)具體情況進行調(diào)整。通過上述描述可知，本發(fā)明的田字形液流框設(shè)計，既是多塊液流框的平面有機組 合又是大面積雙電極的平面有機分割。本發(fā)明的液流框制作工藝簡單，裝配方便，生產(chǎn)成本 低，既實現(xiàn)了電堆超大功率輸出又保證了電堆的密封性和安全穩(wěn)定性。上述實施例詳細說明了液流框為田字形的設(shè)計，當然，也可以按照本發(fā)明的設(shè)計 思路將液流框設(shè)計為日字形或其他形狀，如在正方形液流框上設(shè)置有兩個橫向框架和兩個 豎向框架，或者在正方形液流框上設(shè)置有三個橫向框架和三個豎向框架，所述橫向框架與 所述縱向框架均垂直交叉，從而將其分成若干個區(qū)域，然后進行導流槽、分流道以及液流道 緩沖區(qū)等的設(shè)置。應(yīng)當理解的是，上述關(guān)于田字形液流框的描述較為詳細，但不應(yīng)當理解為是對本發(fā)明保護范圍的限制，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準，本領(lǐng)域技術(shù)人員受本發(fā) 明的啟示進行的簡單替換、組合或變形都應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，包括四邊形液流框框架，其特征在于所述液流框框架上還設(shè)置有橫向框架和/或縱向框架，將四邊形液流框框架分成若干個區(qū)域，每個區(qū)域均配置有導電雙電極石墨板構(gòu)成電化學反應(yīng)區(qū)；在橫向框架上設(shè)置有垂直于橫向框架的豎向分流道，在縱向框架上設(shè)置有垂直于縱向框架的橫向分流道，在液流框框架上分別設(shè)置有第一進液口、第一出液口、第二進液口與第二出液口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，其特征 在于所述液流框框架內(nèi)側(cè)邊緣設(shè)置有第一導流槽，第一導流槽垂直于框架平行排列，在第 一導流槽與液流框框架之間設(shè)置有第一液流道緩沖區(qū)，所述第一導流槽與第一液流道緩沖 區(qū)相連通，所述第一液流道緩沖區(qū)與液流框框架上的第一進液口、第一出液口、第二進液口 或第二出液口相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，其特 征在于所述第一進液口、第一出液口、第二進液口、第二出液口分別設(shè)置在液流框框架的 上下外邊框上，在液流框框架內(nèi)設(shè)置有至少一個橫向框架，在橫向框架的兩側(cè)均設(shè)置有第 二導流槽，第二導流槽垂直于橫向框架平行排列，在橫向框架與第二導流槽之間設(shè)置有第 二液流道緩沖區(qū)，橫向框架上垂直于橫向框架設(shè)置的豎向分流道與第二液流道緩沖區(qū)相連 通，第二液流道緩沖區(qū)與第二導流槽相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一權(quán)利要求所述的一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液 流框裝置，其特征在于所述液流框框架、橫向框架和/或縱向框架上均設(shè)置有定位圓孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，其特征 在于所述液流框框架為正方形，在液流框框架內(nèi)設(shè)置有一個橫向框架與一個縱向框架，橫 向框架與縱向框架垂直交叉，使整體框架呈田字形結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，其特征 在于所述第一導流槽與第二導流槽的上方均設(shè)置有薄蓋片。
全文摘要
本發(fā)明公開一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，包括四邊形液流框框架，在液流框框架上還設(shè)置有橫向框架和/或縱向框架，將四邊形液流框框架分成若干個區(qū)域，每個區(qū)域均配置有導電雙電極石墨板構(gòu)成電化學反應(yīng)區(qū)；在橫向框架上設(shè)置有垂直于橫向框架的豎向分流道，在縱向框架上設(shè)置有垂直于縱向框架的橫向分流道，在液流框框架上分別設(shè)置有第一進液口、第一出液口、第二進液口與第二出液口。本發(fā)明解決了釩電池受導電雙電極材料(石墨板)制約的問題，提高原有電極面積的4～20倍，實現(xiàn)了超大輸出功率單電堆，提高了電池效率。
文檔編號H01M2/38GK101841050SQ20101018640
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者萬紅橋, 唐建妮, 張建國, 薛太白, 韓恭武 申請人:青島武曉集團有限公司