專利名稱：一種氧化還原液流電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及蓄電儲(chǔ)能領(lǐng)域，尤其涉及ー種氧化還原液流電池。
背景技術(shù)：
電化學(xué)液流電池(electrochemical flow cell) —般稱為氧化還原液流電池(flow redox cell或者redox flow cell)是ー種新型的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置,它是利用正負(fù)極電解液分開，各自循環(huán)的ー種高性能蓄電池，具有容量高、使用領(lǐng)域(環(huán)境)廣、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，是目前的ー種新能源產(chǎn)品。氧化還原液流電池不同于通常使用固體材料電極或氣體電極的電池，其活性物質(zhì)是流動(dòng)的電解質(zhì)溶液，它最顯著的特點(diǎn)是規(guī)?；铍?，在廣泛利用可再生能源的呼聲高漲形勢(shì)下，可以預(yù)見，液流電池將迎來(lái)ー個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期。目前，氧化還原液流電池的結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括單元框架I、反應(yīng)電極2、離子滲 透膜3以及雙極板4，所述單元框架I左右兩側(cè)分別連接電源的正、負(fù)極，正、負(fù)極電解液分別按圖I中箭頭所示方向流動(dòng)，其中實(shí)箭頭為正極電解液流動(dòng)方向，虛箭頭為負(fù)極電解液流動(dòng)方向，充電時(shí)，利用所述雙極板上活性物質(zhì)與電解質(zhì)溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以及所述離子滲透膜的選擇透過性，將正極電解液中的離子氧化，將負(fù)極電解液中的離子還原，從而達(dá)到為負(fù)載供電或?yàn)樽冸娖鞒潆姷男Ч?，但氧化還原液流電池性能還不夠完善，如有效面積較小、容許電流較小、電解液流動(dòng)性差等，對(duì)許多問題尚需進(jìn)行深入的研究。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供ー種氧化還原液流電池，以解決現(xiàn)有氧化還原液流電池性能不完善的問題。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種氧化還原液流電池，包括可充放電的電池單元和電解液，所述電池単元包括單元框架、反應(yīng)電極、離子滲透膜以及雙極板，所述氧化還原液流電池還包括用于擴(kuò)散電解液的填充物，電解液的流路設(shè)置為所述單元框架的對(duì)角線位置，所述填充物設(shè)置于所述電解液的流路與所述反應(yīng)電極之間。較佳地，所述電池単元還設(shè)有三層密封圈，其中，第一層密封圈位于所述電解液的流路的外圍，第二層密封圈位于所述雙極板及所述離子滲透膜外圍，第三層密封圈位于所述填充物的外國(guó)。較佳地，所述三層密封圈分別通過緊固件和長(zhǎng)螺絲的緊固配合進(jìn)行固定。較佳地，所述三層密封圈采用硅樹脂橡膠系或者氟橡膠系的材料。較佳地，所述電解液選用釩硫酸溶液。較佳地，所述填充物采用聚氯こ烯海綿。 較佳地，所述單元框架采用聚氯こ烯板，所述離子滲透膜采用陰離子滲透膜，所述雙極板采用具有石墨碳晶的雙極纖維狀碳素。較佳地，所述雙極板采用膨脹石墨碳晶疊層板。較佳地，所述膨脹石墨碳晶疊層板采用通過甲こ酮溶化的苯こ烯粘合疊層的材料。較佳地，所述反應(yīng)電極采用將纖維成型為氈狀再進(jìn)行碳化的碳素狀氈，所述反應(yīng)電極的厚度為3 10毫米，所述反應(yīng)電極的重量密度為每平方米400 600克。本實(shí)用新型提供的氧化還原液流電池，包括可充放電的電池單元和電解液，所述電池單元包括單元框架、反應(yīng)電極、離子滲透膜以及雙極板，所述氧化還原液流電池還包括用于擴(kuò)散電解液的填充物，電解液的流路設(shè)置為所述單元框架的對(duì)角線位置，所述填充物設(shè)置于所述電解液的流路與所述反應(yīng)電極之間，通過增加所述填充物及設(shè)置所述電解液的流路為對(duì)角線位置，可有效地將從狹窄的流路中流入的電解液有效地?cái)U(kuò)散到整個(gè)所述反應(yīng)電極，使電解液的流動(dòng)更加順暢，擴(kuò)大所述電池単元的有效面積，大大提高氧化還原液流電池的性能。

圖I為現(xiàn)有氧化還原液流電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的氧化還原液流電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的左視圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。本實(shí)用新型提供的氧化還原液流電池，如圖2所示，包括利用過渡金屬的鹽溶液的原子價(jià)變化制成的可充放電的電池單元和電解液，所述電池單元包括單元框架11、反應(yīng)電極12、離子滲透膜13以及雙極板14，所述氧化還原液流電池還包括用于擴(kuò)散電解液的填充物18，電解液的流路設(shè)置為所述單元框架11的對(duì)角線位置。電解液的流路請(qǐng)參見圖2中箭頭所指示的流向，所述填充物18設(shè)置于所述電解液的流路與所述反應(yīng)電極12之間，使得所述電解液的流路中的電解液必須經(jīng)過填充物18才能進(jìn)入所述反應(yīng)電極12中，所述反應(yīng)電極12中的電解液必須經(jīng)過填充物18才能進(jìn)入所述電解液的流路中。具體地，所述填充物18采用聚氯こ烯(PVC，英文全稱Poly Vinyl Chloride)海綿，例如旭化成公司出品的薩然樹脂膠，采用PVC海綿的填充物18不僅可有效地將從狹窄的電解液的流路中流出的電解液有效、均勻地?cái)U(kuò)散到整個(gè)反應(yīng)電極12，同時(shí)還具有將通過所述反應(yīng)電極12后的電解液有效地集中到狹窄的電解液的流路中的作用。這樣，不但能使在所述電池單元內(nèi)流動(dòng)的電解液的流動(dòng)暢通，而且可擴(kuò)大所述電池単元內(nèi)的有效面積。所述電解液的流路包括總進(jìn)入通道和總流出通道、將總進(jìn)入通道連接到各個(gè)電池単元的單元進(jìn)入通道以及將總流出通道連接到各個(gè)單元的単元流出通道。所述電解液的流路設(shè)置為所述單元框架11的對(duì)角線位置是指單元進(jìn)入通道和単元流出通道相對(duì)錯(cuò)開設(shè)置于所述反應(yīng)電極12及填充物18的兩側(cè)，從而可以使得電解液和反應(yīng)電極反應(yīng)更加充分。較佳地，請(qǐng)結(jié)合參考圖2和圖3，所述電池単元還設(shè)有三層密封圈15、16、17，具體地，所述三層密封圈15、16、17采用硅樹脂橡膠系或者氟橡膠系的材料，其中，第一層密封圈15位于所述電解液的流路的外圍，用以防止所述電解液的流路的漏液而導(dǎo)致的正負(fù)極連接短路，第二層密封圈16位于所述雙極板14及所述離子滲透膜13外圍，用以支撐所述雙極板14及離子滲透膜13和防止漏液，第三層密封圈17位于所述填充物18的外圍，用以連接所述單元框架11并進(jìn)一歩防止漏液，所述三層密封圈15、16、17分別通過緊固件和長(zhǎng)螺絲(圖中未示出)的緊固配合進(jìn)行固定。以這樣的方式將所述電池單元向橫向壓縮(厚度方向)并進(jìn)行支撐固定，所述電解液可在這種構(gòu)造的電池單元中均衡地流動(dòng)，不僅可提高所述電池単元的有效面積，還能夠簡(jiǎn)化裝配エ藝，減少性能上的波動(dòng)，因而可以有效提高質(zhì)量。較佳地，所述電解液選用釩硫酸溶液。所述釩硫酸溶液在常溫常壓下制作氧化還原液流電池所用的電解質(zhì)，不產(chǎn)生有毒廢氣和廢水，且不需老化操作，可直接作為電解質(zhì)使 用。較佳地,所述單元框架11采用聚氯こ烯(PVC,英文全稱Poly Vinyl Chloride)板，所述離子滲透膜13采用陰離子滲透膜，所述雙極板14采用具有石墨碳晶的雙極纖維狀碳素，具體地，所述雙極板14采用膨脹石墨碳晶疊層板，較佳地，所述膨脹石墨碳晶疊層板采用通過甲こ酮溶化的苯こ烯粘合疊層的材料。由于所述膨脹石墨碳精材料的特征是切削加工容易且導(dǎo)電性高，但是，其缺點(diǎn)是易被所述電解液滲透而導(dǎo)致所述電解液混濁，采用通過甲こ酮溶化的苯こ烯粘合疊層的材料可達(dá)到無(wú)漏液現(xiàn)象且導(dǎo)電性也很好的目的。較佳地，所述反應(yīng)電極12采用將纖維成型為氈狀再進(jìn)行碳化的碳素狀氈，所述反應(yīng)電極12的厚度為3 10毫米，具體地，由于所述反應(yīng)電極12的厚度是導(dǎo)致所述電池單元內(nèi)部電阻變大的主要原因，而所述反應(yīng)電極12過薄則會(huì)使所述電解液的流動(dòng)性變差而導(dǎo)致氧化還原液流電池的穩(wěn)定性變差，所以所述反應(yīng)電極12的厚度可選用3 10毫米，更好是4 8毫米，最佳是5 6毫米。另外，所述反應(yīng)電極12中纖維的密度也會(huì)影響電池的性能，如果密度高則導(dǎo)電性也高，表面積也變大，但電解液的流通阻力也會(huì)増加，較佳地，所述反應(yīng)電極12的重量密度為每平方米400 600克。本實(shí)用新型提供的氧化還原液流電池，包括可充放電的電池單元和電解液，所述電池單元包括單元框架11、反應(yīng)電極12、離子滲透膜13以及雙極板14，所述氧化還原液流電池還包括用于擴(kuò)散電解液的填充物18，電解液的流路設(shè)置為所述單元框架11的對(duì)角線位置，所述填充物18設(shè)置于所述電解液的流路與所述反應(yīng)電極12之間，通過增加所述填充物18及設(shè)置所述電解液的流路為對(duì)角線位置，可有效地將從狹窄的流路中流入的電解液有效地?cái)U(kuò)散到整個(gè)所述反應(yīng)電極12，使電解液的流動(dòng)更加順暢，擴(kuò)大所述電池単元的有效面積，降低成本。本實(shí)施例中，所述單元框架11的外形尺寸為250毫米x250毫米，各個(gè)單元的厚度為10毫米時(shí)，可確保其有效面積達(dá)到400平方厘米，容許電流可達(dá)20安培。當(dāng)不插入所述填充物18時(shí)，容許電流為15安培以下，采用所述雙極板14導(dǎo)電性塑料(例如PVC與碳素混練的材料)時(shí)容許電流則為10安培以下，從而可以看出，采用本實(shí)用新型所述的氧化還原液流電池的性能大大提高了。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種氧化還原液流電池，包括可充放電的電池單元和電解液，所述電池單元包括單元框架、反應(yīng)電極、離子滲透膜以及雙極板，其特征在于，所述氧化還原液流電池還包括用于擴(kuò)散電解液的填充物，電解液的流路設(shè)置為所述單元框架的對(duì)角線位置，所述填充物設(shè)置于所述電解液的流路與所述反應(yīng)電極之間。
2.如權(quán)利要求I所述的氧化還原液流電池，其特征在于，所述電池單元還設(shè)有三層密封圈，其中，第一層密封圈位于所述電解液的流路的外圍，第二層密封圈位于所述雙極板及所述離子滲透膜外圍，第三層密封圈位于所述填充物的外圍。
3.如權(quán)利要求2所述的氧化還原液流電池，其特征在于，所述三層密封圈分別通過緊固件和長(zhǎng)螺絲的緊固配合進(jìn)行固定。
4.如權(quán)利要求2所述的氧化還原液流電池，其特征在于，所述三層密封圈采用硅樹脂橡膠系或者氟橡膠系的材料。
5.如權(quán)利要求I所述的氧化還原液流電池，其特征在于，所述電解液選用釩硫酸溶液。
6.如權(quán)利要求I所述的氧化還原液流電池，其特征在于，所述填充物采用聚氯乙烯海綿。
7.如權(quán)利要求I所述的氧化還原液流電池，其特征在于，所述單元框架采用聚氯乙烯板，所述離子滲透膜采用陰離子滲透膜，所述雙極板采用具有石墨碳晶的雙極纖維狀碳素。
8.如權(quán)利要求7所述的氧化還原液流電池，其特征在于，所述雙極板采用膨脹石墨碳晶置層板。
9.如權(quán)利要求8所述的氧化還原液流電池，其特征在于，所述膨脹石墨碳晶疊層板采用通過甲乙酮溶化的苯乙烯粘合疊層的材料。
10.如權(quán)利要求I 9中任意一項(xiàng)所述的氧化還原液流電池,其特征在于,所述反應(yīng)電極采用將纖維成型為氈狀再進(jìn)行碳化的碳素狀氈，所述反應(yīng)電極的厚度為3 10毫米，所述反應(yīng)電極的重量密度為每平方米400 600克。
專利摘要本實(shí)用新型涉及蓄電儲(chǔ)能領(lǐng)域，尤其涉及一種氧化還原液流電池，包括可充放電的電池單元和電解液，所述電池單元包括單元框架、反應(yīng)電極、離子滲透膜以及雙極板，所述氧化還原液流電池還包括用于擴(kuò)散電解液的填充物，電解液的流路設(shè)置為所述單元框架的對(duì)角線位置，所述填充物設(shè)置于所述電解液的流路與所述反應(yīng)電極之間，通過增加所述填充物及設(shè)置所述電解液的流路為對(duì)角線位置，可有效地將從狹窄的流路中流入的電解液有效地?cái)U(kuò)散到整個(gè)所述反應(yīng)電極，使電解液的流動(dòng)更加順暢，擴(kuò)大所述電池單元的有效面積，大大提高氧化還原液流電池的性能。
文檔編號(hào)H01M8/02GK202523801SQ20122007964
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者高村孝次 申請(qǐng)人:上海裕豪機(jī)電有限公司, 孫衛(wèi)