一種用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)及液流電池電堆的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)及液流電池電堆，所述電堆包括由上至下依次壓緊的進(jìn)液板Ⅰ、電池組件和進(jìn)液板Ⅱ，所述進(jìn)液板Ⅰ與進(jìn)液板Ⅱ通過(guò)螺桿固定，至少所述電池組件的一個(gè)側(cè)面設(shè)有至少一個(gè)用于限定所述電池組件位置的限位結(jié)構(gòu)，所述限位結(jié)構(gòu)位于進(jìn)液板Ⅰ與進(jìn)液板Ⅱ之間；所述限位結(jié)構(gòu)緊固在所述螺桿的外周。本實(shí)用新型限位結(jié)構(gòu)能夠有效地避免液流電池長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行導(dǎo)致的電堆部件下沉、電極框錯(cuò)位，電池漏液、短路等事故，從而提高了所述液流電池的可靠性和壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)及液流電池電堆
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及液流電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類(lèi)生產(chǎn)的發(fā)展，以化石能源為主的傳統(tǒng)能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)，無(wú)法支撐人類(lèi)的可持續(xù)性發(fā)展，因此需要普及應(yīng)用可再生能源，如風(fēng)能，太陽(yáng)能，生物質(zhì)能，地?zé)崮艿?，但是，這些能源自身的不穩(wěn)定、不連續(xù)特性對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重沖擊。因此，大規(guī)模高效儲(chǔ)能技術(shù)是實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電規(guī)模化利用的關(guān)鍵技術(shù)。在已有的儲(chǔ)能技術(shù)中，液流電池由于具有能量效率高、安全、規(guī)模大、壽命長(zhǎng)、設(shè)計(jì)靈活、選址自由和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，成為其中一種重要的儲(chǔ)能方案。
[0003]液流電池的電堆依次由進(jìn)液板、集流板、若干串聯(lián)單電池、集流板、進(jìn)液板，通過(guò)緊固部件壓緊組成。其中，單電池為電堆的核心部件，是電化學(xué)反應(yīng)的關(guān)鍵場(chǎng)所，單電池的結(jié)構(gòu)為:處于中間位置的隔膜，隔膜兩側(cè)依次為正負(fù)電極、分別容納正負(fù)電極的正負(fù)電極框、密封墊和雙極板(正負(fù)極共用)。
[0004]集流板和單電池通過(guò)施加在端板上的預(yù)緊力壓緊，并且其外周尺寸小于端板的外周尺寸。當(dāng)液流電池進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，由于電堆在充放電過(guò)程中受到頻繁的熱膨脹和冷收縮影響，集合重力的作用，夾于端板中間的單電池組件極容易發(fā)生下沉現(xiàn)象，并引起電極框局部錯(cuò)位，導(dǎo)致電解液泄露，導(dǎo)致液流電池性能和壽命大幅下降或者電堆短路，無(wú)法繼續(xù)工作等問(wèn)題。
[0005]為了克服上述結(jié)構(gòu)的缺陷，專(zhuān)利CN102306821A提出限位板的附加結(jié)構(gòu)，可以避免電極框局部錯(cuò)位導(dǎo)致的電解液泄漏現(xiàn)象。但其設(shè)計(jì)存在以下問(wèn)題:
[0006]1、限位板寬度固定，組裝電堆后試漏時(shí)，或電堆運(yùn)行時(shí)發(fā)生微漏液情況，不容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成不合格產(chǎn)品出廠(chǎng)及運(yùn)行時(shí)電池性能的下降。
[0007]2、限位板材料為5?35毫米厚的合金鋁，與電極框直接接觸，在潮濕環(huán)境中，或電池微泄露的情況下容易造成電池短路，燒毀電池。
[0008]3、限位板尺寸大，消耗原料多，造成電池成本的上升。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]—種用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)，所述電堆包括由上至下依次壓緊的進(jìn)液板1、電池組件和進(jìn)液板Π，所述進(jìn)液板I與進(jìn)液板Π通過(guò)螺桿固定，其特征在于，至少所述電池組件的一個(gè)側(cè)面設(shè)有用于限定所述電池組件位置的限位結(jié)構(gòu)，所述限位結(jié)構(gòu)位于進(jìn)液板I與進(jìn)液板Π之間;所述限位結(jié)構(gòu)緊固在所述螺桿的外周。
[0010]本實(shí)用新型所述電池組件是指構(gòu)成電堆的關(guān)鍵材料和部件，本實(shí)用新型所述電池組件是指集流板和若干串聯(lián)的單電池，每個(gè)單電池包括雙極板、電極框、密封墊、電極、離子交換膜等部件。
[0011]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述限位結(jié)構(gòu)貼近電池組件的一側(cè)具有平整的表面。
[0012]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，通過(guò)在所述電池組件的一個(gè)側(cè)面上設(shè)置凸起部作為所述限定結(jié)構(gòu)，所述凸起部設(shè)有配合緊固所述螺桿外周的通孔，所述通孔優(yōu)選為圓孔，也可以為其他形狀。
[0013]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述通孔的直徑不小于緊固螺桿的直徑，所述通孔的尺寸優(yōu)選為18-25cm。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述限位結(jié)構(gòu)通過(guò)設(shè)置凹部與所述螺桿緊固，所述凹槽的
[0014]開(kāi)口尺寸不小于電堆緊固螺栓直徑，所述凹部的尺寸優(yōu)選為18-25cm。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述限位結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為絕緣材料。所述絕緣材料是聚氯乙烯(PVC)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)，聚偏氟乙烯(PVDF)作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述限位結(jié)構(gòu)的橫截面為U型或π型。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，至少所述電池組件的一個(gè)側(cè)面設(shè)有限位結(jié)構(gòu)，所述限位結(jié)
[0015]構(gòu)位于進(jìn)液板I與進(jìn)液板Π之間;所述限位結(jié)構(gòu)置于相鄰的螺桿之間，所述限位結(jié)構(gòu)貼近電池組件的一側(cè)具有平整的表面。所述電堆的每個(gè)半堆需I?5組所述的限位部件，為保證所述電堆受力平衡，達(dá)到最佳限位效果，限位部件的最佳數(shù)量為2?6組。本實(shí)用新型還提供液流電池電堆，包括上述任意一種限位結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型有益效果:本實(shí)用新型限位結(jié)構(gòu)能夠有效地避免電池長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行導(dǎo)致的電堆部件下沉、電極框錯(cuò)位，電池漏液、短路等事故，從而提高了液流電池的可靠性。限位結(jié)構(gòu)的材質(zhì)和電池組件同為絕緣材料。與現(xiàn)有技術(shù)的限位板材料相比，具有絕緣性能好的優(yōu)點(diǎn)。與現(xiàn)有的限位板形式相比，組裝電堆后試漏時(shí)或電堆運(yùn)行時(shí)發(fā)生微漏液情況，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，具有快速查漏、絕緣性能好、節(jié)約原料等優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]本實(shí)用新型附圖8幅，圖1無(wú)限位結(jié)構(gòu)的電堆；
[0017]圖2現(xiàn)有技術(shù)有限位板的電堆；
[0018]圖3本實(shí)用新型限位結(jié)構(gòu)；
[0019]圖4本實(shí)用新型限位結(jié)構(gòu)I;
[0020]圖5本實(shí)用新型限位結(jié)構(gòu)I截面圖；
[0021 ]圖6本實(shí)用新型限位結(jié)構(gòu)Π截面圖；
[0022]圖7本實(shí)用新型限位結(jié)構(gòu)m截面圖；
[0023]圖8本實(shí)用新型的限位結(jié)構(gòu)IV截面圖；
[0024]I端板;2彈簧;3電池組件;4螺桿;5進(jìn)液板I; 6進(jìn)液口 ； 7進(jìn)液板Π ; 8限位結(jié)構(gòu);8_1限位結(jié)構(gòu)I; 8-2限位結(jié)構(gòu)Π ; 8-3限位結(jié)構(gòu)ΙΠ ; 8-4限位結(jié)構(gòu)IV; 9地面。
【具體實(shí)施方式】
[0025]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。
[0026]實(shí)施例1限位結(jié)構(gòu)I
[0027]如圖3、4、5所示，用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)，所述電堆包括由上至下依次壓緊的進(jìn)液板15、電池組件3和進(jìn)液板Π 7，所述進(jìn)液板15與進(jìn)液板Π 7通過(guò)螺桿4固定，至少所述電池組件3的一個(gè)側(cè)面設(shè)有至少一個(gè)用于限定所述電池組件3位置的限位結(jié)構(gòu)，所述限位結(jié)構(gòu)位于進(jìn)液板15與進(jìn)液板Π 7之間；所述限位結(jié)構(gòu)緊固在所述螺桿4的外周。緊固在所述螺桿4外周的限位結(jié)構(gòu)的橫截面為U型，限位結(jié)構(gòu)貼近電池組件3的一側(cè)具有平整的表面，限位結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為電堆半堆的進(jìn)液板15內(nèi)側(cè)到進(jìn)液板Π 7內(nèi)側(cè)的距離，寬度為I?1 cm。U型凹處的底部與所述螺桿4間無(wú)縫隙，平整表面與電池組件間無(wú)縫隙。限位結(jié)構(gòu)為6組。
[0028]實(shí)施例2限位結(jié)構(gòu)Π
[0029]如圖6所示，用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)，所述電堆包括由上至下依次壓緊的進(jìn)液板15、電池組件3和進(jìn)液板Π 7，所述進(jìn)液板15與進(jìn)液板Π 7通過(guò)螺桿4固定，至少所述電池組件3的一個(gè)側(cè)面設(shè)有至少一個(gè)用于限定所述電池組件3位置的限位結(jié)構(gòu)，所述限位結(jié)構(gòu)位于進(jìn)液板15與進(jìn)液板Π 7之間;所述限位結(jié)構(gòu)緊固在所述螺桿4的外周。緊固在所述螺桿4的外周的限位結(jié)構(gòu)的橫截面為型，限位結(jié)構(gòu)貼近電池組件3的一側(cè)具有平整的表面，限位結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為電堆半堆的進(jìn)液板15內(nèi)側(cè)到進(jìn)液板Π 7內(nèi)側(cè)的距離，寬度為2?8cm。π型凹處的底部與所述螺桿4間無(wú)縫隙，平整表面與電池組件間無(wú)縫隙。
[0030]實(shí)施例3限位結(jié)構(gòu)m
[0031]如圖7所示，用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)，所述電堆包括由上至下依次壓緊的進(jìn)液板15、電池組件3和進(jìn)液板Π 7，所述進(jìn)液板15與進(jìn)液板Π 7通過(guò)螺桿4固定，至少所述電池組件3的一個(gè)側(cè)面設(shè)有至少一個(gè)用于限定所述電池組件3位置的限位結(jié)構(gòu)，所述限位結(jié)構(gòu)位于進(jìn)液板15與進(jìn)液板Π7之間;通過(guò)在所述電池組件3的一個(gè)側(cè)面設(shè)置凸起部作為所述限定結(jié)構(gòu)，所述凸起部設(shè)有配合緊固所述螺桿4外周的通孔。限位部件的最佳數(shù)量為2?4組，通孔等距離設(shè)置，尺寸為Φ 20?Φ 30mm。
[0032]實(shí)施例4限位結(jié)構(gòu)IV
[0033]如圖8所示，用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)，所述電堆包括由上至下依次壓緊的進(jìn)液板15、電池組件3和進(jìn)液板Π 7，所述進(jìn)液板15與進(jìn)液板Π 7通過(guò)螺桿4固定，至少所述電池組件3的一個(gè)側(cè)面設(shè)有限位結(jié)構(gòu)，所述限位結(jié)構(gòu)位于進(jìn)液板15與進(jìn)液板Π7之間;所述限位結(jié)構(gòu)位于相鄰的螺桿4之間，所述限位結(jié)構(gòu)貼近電池組件3的一側(cè)具有平整的表面。
[0034]限位結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度為電堆的半堆的進(jìn)液板15內(nèi)側(cè)到進(jìn)液板Π7內(nèi)側(cè)的距離，寬度為3?12cm。限位結(jié)構(gòu)放置于電池組件3與支撐架或地面之間，限位結(jié)構(gòu)與電池組件3之間無(wú)縫隙，限位結(jié)構(gòu)與支撐架或地面之間無(wú)縫隙。為保證電堆受力平衡，達(dá)到最佳限位效果，限位結(jié)構(gòu)的最佳數(shù)量為3?5組。
[0035]實(shí)施例5
[0036]通過(guò)24周實(shí)驗(yàn)測(cè)試，現(xiàn)有技術(shù)無(wú)限位結(jié)構(gòu)的電堆的電極框的最大下沉深度為15_，電堆變形率大于20%;增設(shè)本實(shí)用新型限位結(jié)構(gòu)I或限位結(jié)構(gòu)Π的電堆的電極框的最大下沉深度為Omm;增設(shè)本實(shí)用新型限位結(jié)構(gòu)ΙΠ的電堆的電極框的最大下沉深度為Imm;增設(shè)本實(shí)用新型的限位結(jié)構(gòu)IV的電堆的電極框的最大下沉深度為1.5_。
[0037]增設(shè)本實(shí)用新型限位結(jié)構(gòu)的電堆，長(zhǎng)期運(yùn)行后電極框的變形率小于8%，大大提高了電堆的可靠性和壽命。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)，所述電堆包括由上至下依次壓緊的進(jìn)液板I(5)、電池組件(3)和進(jìn)液板Π (7)，所述進(jìn)液板1(5)與進(jìn)液板Π (7)通過(guò)螺桿(4)固定，其特征在于，至少所述電池組件(3)的一個(gè)側(cè)面設(shè)有至少一個(gè)用于限定所述電池組件(3)位置的限位結(jié)構(gòu)，所述限位結(jié)構(gòu)位于進(jìn)液板1(5)與進(jìn)液板Π (7)之間;所述限位結(jié)構(gòu)緊固在所述螺桿(4)的外周。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述限位結(jié)構(gòu)貼近電池組件(3)的一側(cè)具有平整的表面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)，其特征在于，通過(guò)在所述電池組件(3)的一個(gè)側(cè)面上設(shè)置凸起部作為所述限位結(jié)構(gòu)，所述凸起部設(shè)有配合緊固所述螺桿(4)外周的通孔。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述通孔的尺寸為18_25cm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)，所述限位結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為絕緣材料。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述絕緣材料是PVC、HDPE、PP、PE或PVDF。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述限位結(jié)構(gòu)的橫截面為U型或π型。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于液流電池電堆的限位結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少所述電池組件(3)的一個(gè)側(cè)面設(shè)有限位結(jié)構(gòu)，所述限位結(jié)構(gòu)位于進(jìn)液板1(5)與進(jìn)液板Π (7)之間；所述限位結(jié)構(gòu)置于相鄰的螺桿(4)之間，所述限位結(jié)構(gòu)貼近電池組件(3)的一側(cè)具有平整的表面。9.液流電池電堆，其特征在于，包括權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的限位結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01M8/2455GK205645997SQ201620249779
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月29日
【發(fā)明人】江杉, 張華民, 馬相坤, 姜宏?yáng)|, 楊振坤, 孫丹
【申請(qǐng)人】大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司