一種液流電池電堆及改善液流電池端電壓異常的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種液流電池電堆及改善液流電池端電壓異常的方法，屬于液流電池 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 世界范圍的能源緊張和環(huán)境加劇惡化的態(tài)勢促使世界各國開發(fā)和利用可再生能 源的呼聲日益高漲。但無論太陽能還是風能，都存在能量供應(yīng)的不穩(wěn)定性，需要性能優(yōu)良的 儲能系統(tǒng)與之配套。液流電池擁有安全性好，可靠性高，設(shè)計靈活，快速響應(yīng)，壽命長等優(yōu) 點，是理想的規(guī)?；瘍δ苎b置。
[0003] 液流電池的電堆主要由多個單電池疊加后以壓濾機形式固定在一起，最外側(cè)依次 分別為緊固電堆的端板和收集電流的集流板，為達到良好的收集電流的效果，集流板多采 用銅板?，F(xiàn)有的電堆結(jié)構(gòu)中，處于最外端的端電池(處于液流電池中電堆兩端最外側(cè)的單電 池）的雙極板往往與集流板直接接觸，由于雙極板與集流板兩者的材料、成分、相鄰面表面 狀態(tài)大不相同，雖然電堆在組裝時通過外部壓力使兩者緊密接觸到一起，但是兩者之間仍 然存在著較大的接觸電阻，導致端電池的內(nèi)阻明顯增加，進而增大電堆的內(nèi)阻，影響電堆的 性能和使用壽命。更為致命的是，由于附加了端電池的雙極板與集流板之間的接觸電阻，端 電池(端電池的電壓）的電壓往往明顯高于或者低于其他單電池的電壓，嚴重的情況會達到 與電堆平均電壓偏差上百毫伏，嚴重影響了電堆整體的電壓均勻性。當電堆長期處于此種 狀況下運行時，電堆的端電池由于充放電時長期處于較高電壓或者較大電流下，久而久之， 處于電堆兩側(cè)端電池極易損壞，降低了電堆的使用壽命和充放電效率，也大大增加了后期 維修維護的工作量和費用。因此，有必要開發(fā)一種新型液流電池電堆結(jié)構(gòu)特別是端電池結(jié) 構(gòu)，從而有效改善電堆端電池電壓異常的現(xiàn)狀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種液流電池電堆。
[0005] -種液流電池電堆，所述電堆由最外側(cè)向內(nèi)包括端板、集流板和雙極板，所述集流 板和雙極板間設(shè)有導電層，所述導電層所用材料為電阻率小于〇. 5Q?cm的導電材料。
[0006] 電堆主要由隔膜、雙極板、電極、電極框、端板、密封件和緊固件構(gòu)成，其中，端板設(shè) 于電堆兩側(cè)最外端，用于緊固整個電堆?，F(xiàn)有技術(shù)中，由最外側(cè)向內(nèi)依次為端板、集流板和 最外端的端電池的雙極板。本發(fā)明所述技術(shù)方案為：在集流板和最外端的端電池的雙極板 間設(shè)置導電層，且所述導電層所用材料為電阻率小于〇. 5Q?cm的導電材料，利用該導電層 減小集流板和雙極板間的接觸電阻，保證電堆整體電壓的均勻性。
[0007] 本發(fā)明所述導電材料優(yōu)選為碳材料，進一步優(yōu)選為碳纖維復(fù)合材料或石墨制品。
[0008] 本發(fā)明所述碳纖維復(fù)合材料優(yōu)選為石墨纖維復(fù)合材料、預(yù)氧絲碳化原料、碳布、碳 氈或碳繩及其編織物。
[0009] 本發(fā)明所述石墨制品優(yōu)選為石墨乳、鱗片石墨、微粉石墨、納米石墨、超細石墨、膠 體石墨、高純石墨、土狀石墨、高導電石墨、可膨脹石墨或上述材料的復(fù)合材料。
[0010] 本發(fā)明所述石墨乳、鱗片石墨、微粉石墨、納米石墨、超細石墨、膠體石墨、高純石 墨、土狀石墨、高導電石墨、可膨脹石墨的復(fù)合材料是指上述材料與其他材料，如樹脂復(fù)合 形成的板體、塊體或粉末復(fù)合材料。
[0011] 本發(fā)明所述液流電池電堆所有技術(shù)方案中均優(yōu)選所述導電層的厚度為0.01~ 2mm，進一步優(yōu)選為0? 5mm。
[0012] 本發(fā)明的另一目的是提供一種改善液流電池端電壓異常的方法。
[0013] 一種改善液流電池端電壓異常的方法，在集流板和雙極板間設(shè)置導電層，所述導 電層所用材料為電導率為電阻率小于〇. 5Q?cm的導電材料。
[0014] 本發(fā)明的有益效果為：通過在雙極板和集流板間設(shè)置導電層，有效改善電堆端電 壓異常的狀況，保證了電堆中各節(jié)單電池之間的電壓均一性，提高電堆性能，同時大大延長 電堆的使用壽命。
【附圖說明】
[0015] 圖1為一種液流電池電堆端板局部示意圖；
[0016] 圖2 (a)為端板平面示意圖；
[0017] 圖2 (b)為絕緣襯板平面示意圖；
[0018] 圖2 (c)為集流板平面不意圖；
[0019] 圖2 (d)為導電層平面示意圖；
[0020] 圖2 (e)為雙極板平面示意圖；
[0021] 附圖標記如下：1、端板；2、絕緣襯板；3、集流板；4、導電層；5、雙極板。
【具體實施方式】
[0022] 下述非限制性實施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以 任何方式限制本發(fā)明。
[0023] 本發(fā)明所用的石墨乳、碳布、石墨粉購于青島星遠石墨乳有限公司。
[0024] 實施例1
[0025] 如圖1所示，一種液流電池電堆，所述電堆由最外側(cè)向內(nèi)包括端板1、絕緣襯板2、 集流板3和雙極板5,所述集流板3和雙極板5間設(shè)有導電層4,所述導電層4所用材料為 石墨乳。
[0026] 所述石墨乳具有良好的成膜和附著性、良好導電性，涂層牢固，干燥快，干燥后形 成耐腐蝕的導電薄膜。
[0027] 液流電池電堆參數(shù)為：
[0028] 2kw液流電池，10節(jié)單電池，兩側(cè)集流板3與雙極板5接觸面上涂覆厚度為0. 02mm 的石墨乳，集流板3為銅板，在llOmA/cm2條件下運行電池一個月，表1和2分別記錄了單 電池極差變化和電池性能變化。
[0029] 庫倫效率：指電池放電容量與同循環(huán)過程中充電容量之比。
[0030] 電壓效率：放電平均電壓除以充電平均電壓。
[0031] 能量效率：在相同的電流密度下，放出電量除以充入電量。
[0032]表1單電壓極差變化
【主權(quán)項】
1. 一種液流電池電堆，所述電堆由最外側(cè)向內(nèi)包括端板、集流板和雙極板，其特征在 于：所述集流板和雙極板間設(shè)有導電層，所述導電層所用材料為電阻率小于0. 5 Q -cm的導 電材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電堆，其特征在于：所述導電材料為碳材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電堆，其特征在于：所述碳材料為碳纖維復(fù)合材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電堆，其特征在于：所述碳纖維復(fù)合材料為石墨纖維復(fù)合材 料、預(yù)氧絲碳化原料、碳布、碳租或碳繩編織物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電堆，其特征在于：所述碳材料為石墨制品。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電堆，其特征在于：所述石墨制品為石墨乳、鱗片石墨、微粉 石墨、納米石墨、超細石墨、膠體石墨、高純石墨、±狀石墨、高導電石墨、可膨脹石墨或上述 材料的復(fù)合材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電堆，其特征在于：所述導電層的厚度為0. 01~2mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電堆，其特征在于：所述電堆的端板和集流板之間還設(shè)有襯 板。
9. 一種改善液流電池端電壓異常的方法，其特征在于：在集流板和雙極板間設(shè)置導電 層，所述導電層所用材料為電阻率小于0. 5Q ? cm的導電材料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種液流電池電堆及改善液流電池端電壓異常的方法，屬于液流電池領(lǐng)域。一種液流電池用電堆，所述電堆由最外側(cè)向內(nèi)包括端板、集流板和雙極板，所述集流板和雙極板間設(shè)有導電層，所述導電層所用材料為電阻率小于0.5Ω·cm的導電材料。本發(fā)明通過在雙極板和集流板間設(shè)置導電層，有效改善電堆端電壓異常的狀況，保證了電堆中各節(jié)單電池之間的電壓均勻性，提高電堆性能，同時大大延長電堆的使用壽命。
【IPC分類】H01M8-04, H01M8-02
【公開號】CN104659390
【申請?zhí)枴緾N201310578971
【發(fā)明人】楊振坤, 張華民, 許曉波, 高素軍, 張宇, 馬相坤
【申請人】大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月15日