專利名稱：一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及釩電池領(lǐng)域，尤其涉及一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液
流框裝置。
背景技術(shù)：
全釩氧化還原液流電池簡稱為釩電池，釩電池用不同價態(tài)的釩離子溶液分別作為 正負(fù)極活性物質(zhì)，通過外接泵驅(qū)動讓電解液在儲液槽與電池電堆內(nèi)循環(huán)流動，正負(fù)極電解 液在電堆內(nèi)的離子交換膜兩側(cè)的電極上分別發(fā)生還原和氧化反應(yīng)，由此完成充放電過程。
其反應(yīng)式如下 負(fù)極反應(yīng)V2+-e— = V3+ E。 = _0. 26V 正極反應(yīng)V02++2H++e— = V02++H20 E。 = 1. 00V 電解質(zhì)溶液是電池儲存能量的載體，而液流框是電池的重要組成部分，是電解液 在電池內(nèi)循環(huán)流動的承載裝置，起到到密封、規(guī)范電解液在電池體內(nèi)流動方式的作用，是釩 電池進入實用化階段關(guān)鍵技術(shù)問題。 目前通用的液流框大多只注重了它的密封效果，而沒在液流框上開設(shè)液流道或在 前后端板上開設(shè)直線型液流道，這種結(jié)構(gòu)存在以下缺陷 1 、各單體間液流分布不均勻，造成各單體間電壓不均勻，使不同單體電池之間電 壓差值達到了 0. 1V-1V，從而降低電池能量轉(zhuǎn)換效率； 2、電解液在各單體間形成的漏電支路電流較大，降低電池能量轉(zhuǎn)換效率； 3、各單體間局部電壓分布不均，加速了雙極性電極的腐蝕速度； 4、電池停止運行時，各單體間的電解液仍處于串通狀態(tài)，漏電支路電流造成電池 自放電嚴(yán)重。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)有待于更進一步的改進。

實用新型內(nèi)容本實用新型為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷提供一種全釩離子氧化還原液流電池 的新型液流框裝置，對現(xiàn)有技術(shù)中的液流框裝置進行科學(xué)合理的改進，以提高能量轉(zhuǎn)換效 率，延長電池使用壽命。 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型方案包括 —種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，該液流框裝置包括液流框， 且該液流框上設(shè)置有帶彎折且多次迂回的液流道。 所述的新型液流框裝置，其中，該液流框上設(shè)置有多個中心對稱帶有彎折且多次 迂回的液流道。 所述的新型液流框裝置，其中，該迂回液流道的截面接近于Z形或多個Z形連接在 一起的形狀。 所述的新型液流框裝置，其中，上述液流框包括板框，該液流框兩側(cè)的板框上分別 設(shè)置有中心對稱帶有彎折且多次迂回的液流道。[0018] 所述的新型液流框裝置，其中，該液流框裝置包括兩個液流框，兩個液流框呈中心 對稱且相互適配，且上述液流道的走向沿板框方向設(shè)置。 所述的新型液流框裝置，其中，每個液流框的四角上設(shè)置有第一進液口、第一出液 口、第二進液口與第二出液口，第一進液口與第一出液口位于同一對角線上，第二進液口與 第二出液口位于同一對角線上，各液流框之間對應(yīng)的進液口與進液口 、出液口與出液口是 相連通的；與第一進液口同側(cè)的板框內(nèi)側(cè)上設(shè)置有第一出液孔，第一進液口通過迂回液流 道與第一出液孔相連通；與第一出液口同側(cè)的板框內(nèi)側(cè)上設(shè)置有第一進液孔，第一出液口 通過迂回液流道與第一進液孔相連通。 本實用新型提供的一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，在液流框 開設(shè)內(nèi)置的液流道，并且該液流道為迂回式，加大了電池運行過程中漏電支路的有效電阻， 避免了大功率充放電時對電極的腐蝕，在電池停止運行時該種液流框能及時斷開各個單體 電池之間同極電解液的連通，大幅度降低了電池停止循環(huán)后漏電支路電流造成的自放電速 度，增大了能量轉(zhuǎn)換效率，而且該液流框采用中心對稱設(shè)計，減少了制作成本，方便了用戶 組裝使用；采用本實用新型的液流框裝置使總能量利用率達到70% _80%，電流轉(zhuǎn)化率達 到90%以上，電壓轉(zhuǎn)化率達到80%以上，由此可見，本實用新型是現(xiàn)有技術(shù)的極大進步。

圖1是本實用新型中一個液流框的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖，對本實用新型中各較佳實施例進行較為詳盡的說明。 本實用新型提供了 一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，采用內(nèi)置 的迂回液流道，加大了電池運行過程中漏電支路的有效電阻，避免了大功率充放電時對電 極的腐蝕，提高了能量轉(zhuǎn)換效率，延長了電池使用壽命。全釩離子氧化還原液流電池液流框 裝置中液流框上分別設(shè)置有帶有彎折且多次迂回的液流道，當(dāng)然該迂回液流道為中心對稱 時其效果最佳，該迂回液流道的縱截面接近于Z形或多個Z形連接在一起的形狀，延長了進 出液流道的1倍-50倍，增大了電解液形成漏電支路電阻的100倍-2000倍，降低了漏電電 流引起電極腐蝕速度的100倍-2000倍，減少了釩電池自放電程度。如圖l所示的，該液流 框9兩側(cè)的板框上分別設(shè)置有迂回液流道7與迂回液流道8，并且該液流框裝置包括兩個 液流框，兩個液流框呈中心對稱且相互適配。本實用新型中每個液流框9的四角上設(shè)置有 第一進液口 1、第一出液口 2、第二進液口 3與第二出液口 4，第一進液口 1與第一出液口 2 位于同一對角線上，第二進液口3與第二出液口4位于同一對角線上，各液流框之間對應(yīng)的 進液口與進液口、出液口與出液口是相連通的；與第一進液口 1同側(cè)的板框內(nèi)側(cè)上設(shè)置有 第一出液孔5，第一進液口 l通過迂回液流道7與第一出液孔5相連通；與第一出液口 2同 側(cè)的板框內(nèi)側(cè)上設(shè)置有第一進液孔6，第一出液口 2通過迂回液流道8與第一進液孔6相 連通；當(dāng)然本實用新型中各個進液口、出液口、出液孔、進液孔以及迂回液流道的位置可以 設(shè)置在液流框的其他地方，上述的位置效果為最佳，關(guān)于各個開口以及迂回液流道的位置 在此不在贅述，而且根據(jù)本實用新型的目的迂回液流道還有其他多種設(shè)置放置，液流框上 還可以設(shè)置有多個中心對稱帶有彎折且多次迂回的液流道。并且由圖l可知，迂回液流道7與迂回液流道8的走向沿板框方向設(shè)置，液流框9是豎直使用的，使得釩電池停止運行時 能及時斷開各單體電池之間同極電解液的連通，大幅度減小了電池停止循環(huán)后支路電流造 成的自放電速度，增大了能量轉(zhuǎn)換效率。 現(xiàn)結(jié)合圖1進一步對本實用新型進行闡述，釩電池液流框9在四角有四個液口 ，分 別為第一進液口 1、第一出液口 2、第二進液口 3與第二出液口 4，當(dāng)兩個液流框在構(gòu)成電池 時，通過液流框與液流框之間的緊密密封結(jié)合，構(gòu)成釩電池的正負(fù)極的進出液流道，其中第 一進液口 1與其對稱的第一出液口 2連通液流框內(nèi)部流道，構(gòu)成半個電池的進出液口，為 了描述方便其為正極釩電池的進出液口，第二進液口 3與其對稱的第二出液口 4連通液流 框內(nèi)部流道，構(gòu)成負(fù)極釩電池的進出液口，并且第二進液口 3、第二出液口 4分別與另一液 流框上對對應(yīng)位置的進液口、出液口相連通，同理第一進液口 1與第一出液口 2也是如此。 以下僅對半片電池的運行情況進行簡要說明，電解液從儲液罐流出后經(jīng)過泵驅(qū)動，泵為電 解液提供持續(xù)動力，從第一進液口 1流經(jīng)電池內(nèi)置迂回液流道7后，從第一出液孔5流出， 進入釩電池的碳?xì)职l(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)后的電解液從第一進液孔6進入板框的迂回液流 道8，然后通過第一出液口 2進入主流道流回儲液罐。另外半片電池液流框為中心對稱安 裝，其按照上述方式進行循環(huán)，從而構(gòu)成另一半片電池的循環(huán)。當(dāng)泵停止運行時，由于電解 液失去動力，電解液必然會出現(xiàn)倒吸或回流情況，但是由于迂回液流道7與迂回液流道8帶 有的多個彎折，增大了電解液倒吸的阻力，必然使迂回液流道內(nèi)的電解液出現(xiàn)斷裂，使迂回 液流道7與迂回液流道8中的電解液在液流道頂部彎折處斷開，從而斷開各個單體電池之 間以及各個單體電池與儲液罐之間的液流，斷開了電池內(nèi)電解液與外界電解液的聯(lián)系，確 保了釩電池內(nèi)部儲存的電量，使釩電池一段相當(dāng)長的時間內(nèi)不依靠循環(huán)充電也能啟動循環(huán) 系統(tǒng)，為用戶持續(xù)供電，使釩電池的總能量利用率達到70% _80%，電流轉(zhuǎn)化率達到90%以 上，電壓轉(zhuǎn)化率達到80%以上；并且本實用新型的迂回液流道阻斷了各個單體電池之間的 自放電，有效避免了大功率充放時電極板的腐蝕，延長了釩電池的使用壽命。 綜上所述，本實用新型提供了一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝 置，在液流框上內(nèi)置帶有彎折的迂回液流道，并且該迂回液流道為中心對稱的，迂回液流道 的截面接近于Z形或多個Z形連接在一起的形狀，延長了液流道的長度，增大了電解液形成 漏電支路電阻的100倍-2000倍，降低了漏電電流引起電極腐蝕速度的100倍-2000倍， 減少了釩電池自放電程度；并且該種迂回液流道結(jié)構(gòu)，使電解液在有泵提供動力的情況下 能夠在順利完成電化學(xué)反應(yīng)，而當(dāng)泵停止工作時，電解液失去動力，電解液必然會出現(xiàn)倒吸 或回流情況，但是由于迂回液流道帶有的多個彎折，增大了電解液倒吸的阻力，必然使迂回 液流道內(nèi)的電解液出現(xiàn)斷裂處，使迂回液流道中的電解液在液流道的頂部彎折處斷開，從 而斷開了電池內(nèi)電解液與外界電解液的聯(lián)系，確保了釩電池內(nèi)部儲存的電量，使釩電池一 段相當(dāng)長的時間內(nèi)不依靠循環(huán)充電也能啟動循環(huán)系統(tǒng)，為用戶持續(xù)供電，提高了釩電池的 能量轉(zhuǎn)換效率，延長了釩電池的使用壽命。由于液流框之間是中心對稱的，使本實用新型的 液流框制作工藝簡單，降低了制成成本，并且用戶裝配時也非常簡便，降低了用戶使用與維 護成本；并且現(xiàn)有技術(shù)中單體電池間電壓差范圍在O. 1V-1V之間，而采用本實用新型的結(jié) 構(gòu)解決了不同單體之間電壓差距很大的技術(shù)難題，使單體電池間電壓差范圍在0. 01V-0. IV
之間，大幅度提高了釩電池的穩(wěn)定性與安全性。由此可見，本實用新型是現(xiàn)有技術(shù)的極大進
止 少。
5[0026] 應(yīng)當(dāng)理解的是，上述各較佳實施例描述的較為詳細(xì)，但不應(yīng)理解為對本實用新型 的限制，本實用新型的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員受本實用新型的 啟示進行簡單替換、組合或變形都應(yīng)落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，該液流框裝置包括液流框，其特征在于該液流框上設(shè)置有帶彎折且多次迂回的液流道。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型液流框裝置，其特征在于該液流框上設(shè)置有多個中心 對稱帶有彎折且多次迂回的液流道。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型液流框裝置，其特征在于該迂回液流道的截面接 近于Z形或多個Z形連接在一起的形狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型液流框裝置，其特征在于上述液流框包括板框，該液流 框兩側(cè)的板框上分別設(shè)置有中心對稱帶有彎折且多次迂回的液流道。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型液流框裝置，其特征在于該液流框裝置包括兩個液流 框，兩個液流框呈中心對稱且相互適配，且上述液流道的走向沿板框方向設(shè)置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型液流框裝置，其特征在于每個液流框的四角上設(shè)置有 第一進液口、第一出液口、第二進液口與第二出液口，第一進液口與第一出液口位于同一對 角線上，第二進液口與第二出液口位于同一對角線上，各液流框之間對應(yīng)的進液口與進液 口、出液口與出液口是相連通的；與第一進液口同側(cè)的板框內(nèi)側(cè)上設(shè)置有第一出液孔，第一 進液口通過迂回液流道與第一出液孔相連通；與第一出液口同側(cè)的板框內(nèi)側(cè)上設(shè)置有第一 進液孔，第一出液口通過迂回液流道與第一進液孔相連通。
專利摘要本實用新型公開了一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，該液流框上設(shè)置帶有彎折且多次迂回的液流道，并且該液流道為中心對稱，其截面接近于Z形或多個Z形連接在一起的形狀。本實用新型中迂回液流道帶有的多個彎折，增大了內(nèi)置流道的長度，增大了電池自放電的有效電阻，減緩了自放電的速度，避免了電池出現(xiàn)局部電壓過高的情況，并且在電池靜置時，必然使迂回液流道內(nèi)的電解液在液流道折彎處出現(xiàn)斷裂，使單體電池中的電解液與其它單體電池及儲液裝置中的電解液隔絕，避免了電池在由電解液連通時出現(xiàn)的自放電現(xiàn)象，在充完電時，大量的電能就會儲存在電堆自身當(dāng)中，提高了釩電池的能量轉(zhuǎn)換效率，延長了釩電池的使用壽命。
文檔編號H01M8/04GK201444488SQ200920025968
公開日2010年4月28日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者萬紅橋, 劉延剛, 劉金山, 唐建妮, 張建國, 湯建, 薛太白, 韓麗娜 申請人:青島武曉集團有限公