專利名稱：一種氧化還原液流電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及蓄電儲能領域，尤其涉及一種氧化還原液流電池。
背景技術：
電化學液流電池(electrochemical flow cell) —般稱為氧化還原液流電池 (flow redox cell或者redox flow cell)是一種新型的電化學儲能裝置,它是利用正負極電解液分開，各自循環(huán)的一種高性能蓄電池，具有容量高、使用領域(環(huán)境)廣、循環(huán)使用壽命長的特點，是目前的一種新能源產(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)是流動的電解質(zhì)溶液，它最顯著的特點是規(guī)?；铍姡趶V泛利用可再生能源的呼聲高漲形勢下，可以預見，液流電池將迎來一個快速發(fā)展的時期。目前，氧化還原液流電池的結構如圖I所示，包括單元框架I、反應電極2、離子滲透膜3以及雙極板4，所述單元框架I左右兩側分別連接電源的正、負極，正、負極電解液分別按圖I中箭頭所示方向流動，其中實箭頭為正極電解液流動方向，虛箭頭為負極電解液流動方向，充電時，利用所述雙極板上活性物質(zhì)與電解質(zhì)溶液發(fā)生化學反應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，將負極電解液中的離子還原，從而達到為負載供電或為變電器充電的效果，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、電解液流動性差等，對許多問題尚需進行深入的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一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。為解決上述技術問題，本發(fā)明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，所述電池單元包括單元框架、反應電極、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散電解液的填充物，電解液的流路設置為所述單元框架的對角線位置，所述填充物設置于所述電解液的流路與所述反應電極之間。較佳地，所述電池單元還設有三層密封圈，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。較佳地，所述三層密封圈分別通過緊固件和長螺絲的緊固配合進行固定。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乙烯海綿。 較佳地，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。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乙酮溶化的苯乙烯粘合疊層的材料。較佳地，所述反應電極采用將纖維成型為氈狀再進行碳化的碳素狀氈，所述反應電極的厚度為3 10毫米，所述反應電極的重量密度為每平方米400 600克。本發(fā)明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散電解液的填充物，電解液的流路設置為所述單元框架的對角線位置，所述填充物設置于所述電解液的流路與所述反應電極之間，通過增加所述填充物及設置所述電解液的流路為對角線位置，可有效地將從狹窄的流路中流入的電解液有效地擴散到整個所述反應電極，使電解液的流動更加順暢，擴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。


圖I為現(xiàn)有氧化還原液流電池的結構示意圖；圖2為本發(fā)明一實施例的氧化還原液流電池的結構示意圖；圖3為圖2的左視圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。本發(fā)明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散電解液的填充物 18，電解液的流路設置為所述單元框架11的對角線位置。電解液的流路請參見圖2中箭頭所指示的流向，所述填充物18設置于所述電解液的流路與所述反應電極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才能進入所述反應電極12中，所述反應電極 12中的電解液必須經(jīng)過填充物18才能進入所述電解液的流路中。具體地，所述填充物18 采用聚氯乙烯(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、均勻地擴散到整個反應電極12，同時還具有將通過所述反應電極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)流動的電解液的流動暢通，而且可擴大所述電池單元內(nèi)的有效面積。所述電解液的流路包括總進入通道和總流出通道、將總進入通道連接到各個電池單元的單元進入通道以及將總流出通道連接到各個單元的單元流出通道。所述電解液的流路設置為所述單元框架11的對角線位置是指單元進入通道和單元流出通道相對錯開設置于所述反應電極12及填充物18的兩側，從而可以使得電解液和反應電極反應更加充分。較佳地，請結合參考圖2和圖3，所述電池單元還設有三層密封圈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致的正負極連接短路，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并進一步防止漏液，所述三層密封圈15、16、17分別通過緊固件和長螺絲(圖中未示出)的緊固配合進行固定。以這樣的方式將所述電池單元向橫向壓縮(厚度方向)并進行支撐固定，所述電解液可在這種構造的電池單元中均衡地流動，不僅可提高所述電池單元的有效面積，還能夠簡化裝配工藝，減少性能上的波動，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采用聚氯乙烯(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乙酮溶化的苯乙烯粘合疊層的材料。由于所述膨脹石墨碳精材料的特征是切削加工容易且導電性高，但是，其缺點是易被所述電解液滲透而導致所述電解液混濁，采用通過甲乙酮溶化的苯乙烯粘合疊層的材料可達到無漏液現(xiàn)象且導電性也很好的目的。較佳地，所述反應電極12采用將纖維成型為氈狀再進行碳化的碳素狀氈，所述反應電極12的厚度為3 10毫米，具體地，由于所述反應電極12的厚度是導致所述電池單元內(nèi)部電阻變大的主要原因，而所述反應電極12過薄則會使所述電解液的流動性變差而導致氧化還原液流電池的穩(wěn)定性變差，所以所述反應電極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，所述反應電極12中纖維的密度也會影響電池的性能，如果密度高則導電性也高，表面積也變大，但電解液的流通阻力也會增加，較佳地， 所述反應電極12的重量密度為每平方米400 600克。本發(fā)明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散電解液的填充物18，電解液的流路設置為所述單元框架11的對角線位置， 所述填充物18設置于所述電解液的流路與所述反應電極12之間，通過增加所述填充物18 及設置所述電解液的流路為對角線位置，可有效地將從狹窄的流路中流入的電解液有效地擴散到整個所述反應電極12，使電解液的流動更加順暢，擴大所述電池單元的有效面積，降低成本。本實施例中，所述單元框架11的外形尺寸為250毫米X 250毫米，各個單元的厚度為10毫米時，可確保其有效面積達到400平方厘米，容許電流可達20安培。當不插入所述填充物18時，容許電流為15安培以下，采用所述雙極板14導電性塑料(例如PVC與碳素混練的材料)時容許電流則為10安培以下，從而可以看出，采用本發(fā)明所述的氧化還原液流電池的性能大大提聞了。顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權利要求
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散電解液的填充物，電解液的流路設置為所述單元框架的對角線位置，所述填充物設置于所述電解液的流路與所述反應電極之間。
2.如權利要求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螺絲的緊固配合進行固定。
4.如權利要求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.如權利要求I 9中任意一項所述的氧化還原液流電池,其特征在于,所述反應電極采用將纖維成型為氈狀再進行碳化的碳素狀氈，所述反應電極的厚度為3 10毫米，所述反應電極的重量密度為每平方米400 600克。
全文摘要
本發(fā)明涉及蓄電儲能領域，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散電解液的填充物，電解液的流路設置為所述單元框架的對角線位置，所述填充物設置于所述電解液的流路與所述反應電極之間，通過增加所述填充物及設置所述電解液的流路為對角線位置，可有效地將從狹窄的流路中流入的電解液有效地擴散到整個所述反應電極，使電解液的流動更加順暢，擴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H01M8/18GK102593495SQ20121005581
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權日2012年3月5日
發(fā)明者高村孝次 申請人:上海裕豪機電有限公司, 孫衛(wèi)