專利名稱：一種雙極板及液流電池用電堆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種雙極板,具體涉及一種液流電池用雙極板結(jié)構(gòu)，特別是全鑰；液流電池用雙極板及包含它的電堆。
背景技術(shù)：
電能難以儲(chǔ)存而又不可缺少，任何時(shí)刻它的生產(chǎn)都要滿足用電需求，因此人們一直在尋找既經(jīng)濟(jì)又可行的儲(chǔ)能技術(shù)來(lái)解決電力供求之間的矛盾。另外電能存儲(chǔ)在電能管理、電網(wǎng)輔助服務(wù)、電壓控制、再生能源利用、大型不間斷電源等方面都有著重要作用，若與大型火力發(fā)電聯(lián)合，可降低電站峰值容量、降低發(fā)電成本以及減小污染。若與風(fēng)力、潮汐能等可再生能源發(fā)電聯(lián)合，可實(shí)現(xiàn)電能的連續(xù)平穩(wěn)供給，滿足用戶需求。由于液流電池具有功率與容量可獨(dú)立設(shè)計(jì)、可深度充放電，壽命較長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為最有前途的規(guī)模電力存儲(chǔ)的首選之一，其中，全釩液流電池更是備受青睞。雙極板作為全釩液流電池的關(guān)鍵部件之一，其主要作用是收集電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電流以及分隔正負(fù)極電解液。雙極板結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的選擇會(huì)直接影響到電池的壽命和性能。作為良好導(dǎo)電體的雙極板材料，通常導(dǎo)熱性也很好，如石墨板，碳塑板，其導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同類非金屬材料，可以達(dá)到與碳鋼，鑄鐵等金屬材料相近的導(dǎo)熱性能。大規(guī)模液流電池在構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)必須考慮其運(yùn)行過(guò)程的熱管理問(wèn)題，常見(jiàn)的解決手段是采用換熱器來(lái)解決，但由于其品位低，利用難度較大，同時(shí)強(qiáng)酸的氧化還原體系對(duì)換熱材質(zhì)要求苛刻，因此常見(jiàn)的熱交換器絕大多數(shù)難以滿足其使用要求，目前采用較多的非金屬類換熱器，存在傳熱系數(shù)低，造成換熱面積大，設(shè)備龐大笨重，系統(tǒng)復(fù)雜等問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)大規(guī)模液流電池存在的散熱問(wèn)題，提供一種液流電池用雙極板，在保證不影響材料導(dǎo)電前提下，利用雙極板良好的導(dǎo)熱特性，通過(guò)增加雙極板與外界環(huán)境的接觸面積，提高電堆的自散熱功能?！N雙極板,所述雙極板內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)與外環(huán)境相通的空腔。現(xiàn)有技術(shù)中液流電池的電堆主要由雙極板、正負(fù)電極、電極框、端板、密封材料和緊固件構(gòu)成。電堆的雙極板在液流電池中一方面作為電極反應(yīng)電子導(dǎo)體，另一方面充當(dāng)一節(jié)電池一極與鄰近電池另一極的反應(yīng)腔的隔板，由良導(dǎo)體材料制成，如石墨板，碳塑板等。與此同時(shí)，作為良導(dǎo)體的雙極板往往也是良導(dǎo)熱體，因此，本技術(shù)方案利用雙極板的這一特性，將雙極板本身作為熱量傳導(dǎo)的載體，通過(guò)在雙極板內(nèi)設(shè)置空腔，并使空腔與外環(huán)境相通，從而增加雙極板與外界環(huán)境的接觸面積，使雙極板與外界環(huán)境可以進(jìn)行大面積熱量交換，使得電堆電解液進(jìn)液口和出液口的溫度差降低，有效地使電堆降溫，保證電池系統(tǒng)性能穩(wěn)定、正常工作。
本實(shí)用新型所述“空腔”僅通過(guò)雙極板的側(cè)壁面與外界相通，而與雙極板的上表面及下表面相互間隔、互不相通。上述雙極板的上表面及下表面指與電池電極直接接觸面。[0009]本實(shí)用新型所述雙極板優(yōu)選空腔的總體積為雙極板體積的10 70%，進(jìn)一步優(yōu)選為10 50%，更進(jìn)一步優(yōu)選為15 40%。本實(shí)用新型中“雙極板體積”指通過(guò)雙極板的外形尺寸計(jì)算的體積；所述“空腔的總體積”指雙極板內(nèi)部所有空腔體積的總和。本實(shí)用新型所述雙極板優(yōu)選所述空腔通過(guò)設(shè)于雙極板側(cè)壁上的至少一個(gè)氣孔與外環(huán)境相通。本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案為:一種雙極板，所述雙極板內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)與外環(huán)境相通的空腔，所述空腔為設(shè)置于雙極板內(nèi)的線型通孔，所述通孔的兩端設(shè)于雙極板側(cè)壁上且與外環(huán)境相通。上述技術(shù)方案中優(yōu)選所述通孔的軸線方向?yàn)闄M向、縱向、斜向中的一種或兩種以上，進(jìn)一步優(yōu)選為橫向或縱向中的一種。上述技術(shù)方案中優(yōu)選所述通孔的徑向截面為規(guī)則的形面或無(wú)定形的形面，進(jìn)一步優(yōu)選為規(guī)則的形面。本實(shí)用新型的另一目的是提供上述雙極板在液流電池中的應(yīng)用?！N液流電池用電堆，所述電堆中雙極板為:該雙極板內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)與外環(huán)境相通的空腔。本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型所述雙極板設(shè)有與外環(huán)境相通的空腔結(jié)構(gòu)，增大了電池與外環(huán)境的接觸面積，從而提高了電池自身的熱交換能力；用本實(shí)用新型的雙極板組裝電堆來(lái)構(gòu)建電池系統(tǒng)，可以減少電池系統(tǒng)額外增加的換熱需求，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)成本。

本實(shí)用新型附圖2幅，圖1為一種雙極板的正視圖；圖2為圖1的側(cè)視圖；其中，1、單電池電壓測(cè)試端子，2、雙極板內(nèi)部線型通孔。
具體實(shí)施方式
下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本實(shí)用新型，但不以任何方式限制本實(shí)用新型。實(shí)施例1如圖1所示，雙極板尺寸為400X500mm，厚度為5mm，其內(nèi)部通孔截面為圓形，直徑為3mm，共76個(gè)通孔(雙極板空腔的總體積為雙極板整體體積的21.5%);電極材料為石墨氈；離子交換膜為氟化磺酸膜，電解液含為1.5mol/L釩離子的硫酸溶液。電堆由15節(jié)單電池組成。通過(guò)對(duì)此電堆經(jīng)恒流170A充放電測(cè)試，其充放電電壓效率89%，庫(kù)侖效率90.5%,能量效率80.5%，進(jìn)出口溫差0.1攝氏度，10個(gè)循環(huán)后出口溫度高出環(huán)境溫度0.3攝氏度。而采用同 樣厚度不帶中空孔組裝同樣電堆，經(jīng)過(guò)同樣條件測(cè)試其充放電電壓效率88.6%,庫(kù)侖效率90.7%，能量效率80.4%，進(jìn)出口溫差0.2攝氏度，10個(gè)循環(huán)后出口溫度高出環(huán)境溫度1.0攝氏度。
權(quán)利要求1.一種雙極板，其特征在于:所述雙極板內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)與外環(huán)境相通的空腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極板，其特征在于:所述雙極板空腔的總體積為雙極板體積的10 70%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極板，其特征在于:所述雙極板空腔的總體積為雙極板體積的10 50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙極板，其特征在于:所述雙極板空腔的總體積為雙極板體積的15 40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極板，其特征在于:所述空腔通過(guò)設(shè)于雙極板側(cè)壁上的至少一個(gè)氣孔與外環(huán)境相通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極板，其特征在于:所述空腔為設(shè)置于雙極板內(nèi)的線型通孔，所述通孔的兩端設(shè)于雙極板側(cè)壁上且與外環(huán)境相通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙極板，其特征在于:所述通孔的軸線方向?yàn)闄M向、縱向、斜向中的一種或兩種以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙極板，其特征在于:所述通孔的徑向截面為規(guī)則的形面或無(wú)定形的形面。
9.一種液流電池用電堆，其特征 在于:所述電堆中雙極板為權(quán)利要求1所述的雙極板。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙極板及液流電池用電堆，具體涉及一種液流電池用雙極板結(jié)構(gòu)，特別是全釩液流電池用雙極板及包含它的電堆。一種雙極板，所述雙極板內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)與外環(huán)境相通的空腔。該雙極板在保證不影響材料導(dǎo)電前提下，利用雙極板良好的導(dǎo)熱特性，通過(guò)增加雙極板與外界環(huán)境的接觸面積，提高電堆的自散熱功能。
文檔編號(hào)H01M8/18GK203085684SQ201220749328
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者高素軍, 張華民, 楊振坤, 焦德賀 申請(qǐng)人:大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司