液流電池用雙極板和液流電池電堆的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及液流電池領(lǐng)域，具體而言，涉及液流電池用雙極板和液流電池電堆。
【背景技術(shù)】
[0002]液流電池是一種新的蓄電池，液流電池是利用正負(fù)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(lǐng)域廣、循環(huán)使用壽命長的特點(diǎn)，是目前的一種新能源產(chǎn)品。其中，隔膜，即離子交換膜是液流電池的重要組成部分，要求具備高離子選擇性、高離子傳導(dǎo)率及良好的化學(xué)穩(wěn)定性。
[0003]由于在組裝液流電池電堆時需要將隔膜的位置固定，因此在隔膜上設(shè)置有用于使電解液通過的通孔，在液流電池電堆反復(fù)拆卸過程中及電解液流動過程中，會對隔膜的通孔造成一定程度的損壞，從而破壞隔膜的性能，此時必須更換隔膜，而隔膜的成本很高，隔膜更換會提高液流電池電堆的成本，同時會造成資源的浪費(fèi)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提供了一種液流電池用雙極板和液流電池電堆，使上述問題得到改口 ο
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種液流電池用雙極板，包括:
[0007]固定邊框，所述固定邊框?yàn)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)，所述固定邊框的內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)電板，所述固定邊框的四周設(shè)置有至少兩個第一通孔；
[0008]與所述固定邊框相互貼合的導(dǎo)流邊框，所述導(dǎo)流邊框?yàn)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流邊框的內(nèi)部設(shè)置有隔膜，所述隔膜為離子交換膜，所述隔膜的邊緣與所述導(dǎo)流邊框固定，所述隔膜的厚度小于所述導(dǎo)流邊框的厚度，所述導(dǎo)流邊框的相對的兩端均設(shè)置有導(dǎo)流通道；所述導(dǎo)流邊框的四周設(shè)置有第二通孔，所述第一通孔與所述第二通孔對應(yīng)，所述第二通孔的圓心到所述隔膜的邊緣的距離小于或等于所述第二通孔的直徑。
[0009]固定邊框用于使導(dǎo)電板固定，導(dǎo)流邊框用于使隔膜固定并提供導(dǎo)流通道，使電解液可以通過導(dǎo)流通道，框架結(jié)構(gòu)的固定邊框僅僅與隔膜的邊緣固定，既可以確保液流電池電堆組裝完畢后結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，又不影響隔膜的正常作用面積，使離子可以順利透過隔膜，第一通孔和第二通孔用于使電解液通過，使用螺栓將固定邊框和導(dǎo)流邊框連接固定，流道口使得電解液可以進(jìn)入導(dǎo)電板和隔膜之間的空間；第二通孔的圓心到隔膜的邊緣的距離小于或等于第二通孔的直徑是指隔膜邊緣上的各點(diǎn)與第二通孔的圓心之間的距離，此時隔膜位于第二通孔的外部，第二通孔與隔膜之間存在一定的距離，即電解液通過第一通孔和第二通孔時不會與隔膜接觸，從而不會對隔膜造成破壞。
[0010]固定邊框和導(dǎo)流邊框的質(zhì)地較硬，第一通孔和第二通孔不容易損壞，有效延長部件的使用壽命；并且，即使第一通孔或第二通孔損壞導(dǎo)致固定邊框或?qū)Я鬟吙蚴?，只需要將?dǎo)電板從固定邊框上取下或隔膜從導(dǎo)流邊框上取下更換固定邊框或?qū)Я鬟吙蚣纯?，降低液流電池電堆的成本。另外，若?dǎo)電板設(shè)置在導(dǎo)流邊框上，隔膜設(shè)置在固定邊框上，導(dǎo)電板的邊緣較硬，可以直接與固定邊框的內(nèi)壁相連接，而隔膜則無論設(shè)置在固定邊框的內(nèi)部還是設(shè)置在固定邊框的一側(cè)必須有一部分與固定邊框貼合，則導(dǎo)流邊框的厚度大于導(dǎo)電板的厚度、固定邊框的厚度大于隔膜的厚度，固定邊框和導(dǎo)流板貼合后的厚度較大，導(dǎo)致液流電池電堆的體積較大，浪費(fèi)空間資源；將導(dǎo)電板安置在固定邊框上、隔膜安置在導(dǎo)流邊框上后，導(dǎo)流邊框的尺寸大幅度縮小，并且可以控制固定邊框的厚度小于或等于導(dǎo)電板的厚度，導(dǎo)電板可以深入導(dǎo)電邊框內(nèi)，有效降低固定邊框和導(dǎo)流邊框貼合后的總厚度，即減小液流電池電堆的厚度，節(jié)約空間資源。當(dāng)然，固定邊框和導(dǎo)電板也可以為一體結(jié)構(gòu)，即二者結(jié)合形成一個完整的導(dǎo)電板，即固定邊框只作為導(dǎo)電板的一部分。
[0011]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)流邊框的內(nèi)部設(shè)置有環(huán)狀的臺階，所述隔膜的一側(cè)四周與所述臺階貼合。
[0012]臺階為環(huán)狀，可以看做在導(dǎo)流邊框的中間部分設(shè)置有階梯孔，階梯孔可以為任意形狀，如圓形、矩形，優(yōu)選為矩形；隔膜的一側(cè)四周與臺階貼合并固定，可以增大二者的接觸固定面積，不容易分離，確保正常使用時結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并且可以將隔膜嵌入到導(dǎo)流邊框內(nèi)，導(dǎo)流邊框和其他結(jié)構(gòu)之間可以緊密貼合，不容易出現(xiàn)縫隙。
[0013]進(jìn)一步地，所述固定邊框和所述導(dǎo)流邊框均為矩形，所述第一通孔為四個且分別設(shè)置在所述固定邊框的四個角，所述第二通孔為四個且分別設(shè)置在所述導(dǎo)流邊框的四個角。
[0014]四個第一通孔內(nèi)和四個第二通孔內(nèi)均可以使電解液通過，固定邊框的四個角及導(dǎo)流邊框的四個角均被固定，根據(jù)需要選擇不同的第一通孔或第二通孔，液流電池電堆的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，相鄰的結(jié)構(gòu)之間不容易出現(xiàn)縫隙。
[0015]進(jìn)一步地，所述固定邊框?yàn)樗芰线吙颉?br>[0016]塑料邊框的硬度較高，不容易被破壞，可以延長使用壽命，并且使得固定邊框的質(zhì)量較輕；塑料邊框的制作方便、成本較低，即使出現(xiàn)損壞，更換也非常簡單方便、節(jié)約成本。
[0017]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電板由有機(jī)高分子復(fù)合導(dǎo)電材料制成。
[0018]有機(jī)高分子復(fù)合導(dǎo)電材料如碳/碳復(fù)合材料制成的導(dǎo)電板具有高導(dǎo)電率、高熱導(dǎo)率、質(zhì)量輕、耐高溫、強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使得雙極板的性能更好。
[0019]進(jìn)一步地，所述固定邊框的厚度小于或等于所述導(dǎo)電板的厚度。
[0020]固定邊框的厚度小于或等于導(dǎo)電板的厚度，即部分導(dǎo)電板伸出固定邊框外，控制該部分伸入導(dǎo)流邊框內(nèi)，可以使組裝后的雙極板厚度更小，液流電池電堆的體積更小，減小占地面積。
[0021]進(jìn)一步地，所述隔膜、所述導(dǎo)電板和所述導(dǎo)流框架之間形成腔體，所述導(dǎo)流通道橫向設(shè)置在所述腔體的頂端和底端，所述腔體的頂端和底端均設(shè)置有多個所述流道口，所述導(dǎo)流通道通過所述流道口與所述腔體連通。
[0022]腔體形成相對密封的結(jié)構(gòu)，供電解液通過，導(dǎo)流通道橫向設(shè)置并通過多個流道口使電解液進(jìn)入腔體內(nèi)，導(dǎo)流口為多個并分布在腔體的頂端和底端，可以使電解液充滿腔體，進(jìn)出更加流暢。
[0023]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)流通道設(shè)置有主通道和輔助通道，所述主通道和所述輔助通道并排設(shè)置，所述主通道通過所述流道口與所述腔體連通，所述輔助通道的一端與所述主通道的一端連通。
[0024]輔助通道可以延長導(dǎo)流通道的長度，使電解液在雙極板中停留的時間更長，反應(yīng)更加充分，提高液流電池電堆的能量利用效率。
[0025]進(jìn)一步地，所述固定邊框和所述導(dǎo)電板之間采用粘接或高溫注塑或常溫澆注固定連接，所述導(dǎo)流邊框和所述隔膜之間采用粘接。
[0026]一般情況下，導(dǎo)電板的尺寸小于導(dǎo)流邊框的內(nèi)部尺寸，而導(dǎo)電板的厚度大于固定邊框的厚度，以便于使部分導(dǎo)電板可以嵌入到導(dǎo)流邊框內(nèi)，若固定邊框與導(dǎo)電板之間通過密封圈壓緊，則可靠性較差，固定邊框和導(dǎo)電板的結(jié)合處容易出現(xiàn)串液、漏液等情況，嚴(yán)重制約液流電池電堆的使用壽命。而粘接、高溫注塑和常溫澆注均可以使固定邊框和導(dǎo)電板之間形成一體結(jié)構(gòu)，二者之間的連接更加牢固，可以有效減少上述問題的發(fā)生，雙極板的可靠性更高、使用壽命更長，并且雙極板的安裝、維護(hù)方便，應(yīng)用前景非常廣闊。
[0027]—種液流電池電堆，包括:
[0028]多個依次疊放的上述的液流電池用雙極板，所述固定邊框和所述導(dǎo)流邊框交替設(shè)置形成電堆組件；
[0029]兩個端板，兩個所述端板分別設(shè)置在所述電堆組件的兩端，兩個所述端板之間通過螺栓固定連接。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:通過將用于使電解液通過的第一通孔和第二通孔單獨(dú)設(shè)置，二者均不會穿過隔膜，隔膜被導(dǎo)流邊框固定，可以使離子正常通