專利名稱：鋅溴液流電池及電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電池，特別涉及一種鋅溴液流電池。本實(shí)用新型還涉及一種電池組，特別涉及一種鋅溴液流電池組。
背景技術(shù)：
根據(jù)活性物質(zhì)不同，常見的液流電池有鋅溴液流電池、多硫化鈉/溴液流電池及全釩液流電池三種。其中，鋅溴液流電池在造價(jià)上具有與生俱來的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)閺膬?chǔ)能電池的普遍成本看，電解液成本占到總成本的30%，所以電解液成分的價(jià)格在很大程度上決定了電池的整體造價(jià)。而鋅溴液流電池的電解液成分為鋅和溴，其中鋅是一種很常見的金屬，容易大量獲取而且價(jià)格較低，而另一種成分溴也很常見，甚至在污水中就能提取，因此，鋅溴電池在成本方面具有很大優(yōu)勢(shì)。鋅溴液流電池是近幾年電池研究的熱點(diǎn)，它與鉛酸電池、鎘鎳電池、鎳氫電池、太陽能電池、燃料電池以及鋰電池的不同在于鋅溴液流電池的活性物質(zhì)存在于電解液中而不是在極板上，這可使它具有更高的能量，而且不必?fù)?dān)心由于極板損壞而導(dǎo)致整個(gè)電池報(bào)廢。從這個(gè)角度來講，鋅溴液流電池的壽命幾乎是無限的。另外，鋅溴液流電池的用料也比較便宜，因此，電池成本低，有利于大規(guī)模推廣使用，適用于大巴、中巴游覽觀光車、以及大規(guī)模儲(chǔ)存電力?，F(xiàn)有技術(shù)中，鋅溴液流電池的主要技術(shù)問題是溴和溴鹽的水溶液對(duì)電池材料具有腐蝕性；充電過程中鋅電極上形成枝晶；由于溴在電解液中溶解度高，溶解的溴快速傳質(zhì)到鋅電極表面，與鋅直接反應(yīng)，造成較嚴(yán)重的自放電。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、成本低的鋅溴液流電池及電池組。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種鋅溴液流電池，其特征在于包括正電極、負(fù)電極、第一電解液儲(chǔ)液缸、第二電解液儲(chǔ)液缸、第一泵和第二泵，在所述正電極及負(fù)電極之間設(shè)置有離子選擇性膜，所述離子選擇性膜將所述正電極與負(fù)電極之間分隔形成充滿溴化鋅水溶液的正半電池腔體和充滿溴化鋅水溶液的負(fù)半電池腔體；所述正半電池腔體的進(jìn)口通過所述第一泵與所述第一電解液儲(chǔ)液缸的出口連通，所述正半電池腔體的出口與所述第一電解液儲(chǔ)液缸的進(jìn)口連通；所述負(fù)半電池腔體的進(jìn)口通過所述第二泵與所述第二電解液儲(chǔ)液缸的出口連通，所述負(fù)半電池腔體的出口與所述第二電解液儲(chǔ)液缸的進(jìn)口連通。進(jìn)一步，所述鋅溴液流電池還包括設(shè)置在所述正電極、負(fù)電極外側(cè)的正電極框架和負(fù)電極框架。進(jìn)一步，所述正電極框架、負(fù)電極框架及離子選擇性膜上相應(yīng)的位置上設(shè)置有多個(gè)用于將所述正電極框架、負(fù)電極框架及離子選擇性膜固定成一體的固定部。[0011 ] 進(jìn)一步，所述正電極框架和負(fù)電極框架上還設(shè)置有循環(huán)孔。 進(jìn)一步，所述正電極框架和負(fù)電極框架的材質(zhì)為PVC。進(jìn)一步，所述正電極、負(fù)電極是石墨碳?xì)帧＿M(jìn)一步，所述鋅溴液流電池還包括用于充放電的電池導(dǎo)線，所述電池導(dǎo)線是石墨繩。進(jìn)一步，所述離子選擇性膜為多孔的以聚四氟乙烯為支撐結(jié)構(gòu)的聚合物膜。本實(shí)用新型還提供一種鋅溴液流電池組，其特征在于包括兩個(gè)固定框架，每個(gè)所述固定框架上設(shè)置有多個(gè)固定部，在所述兩個(gè)固定框架之間設(shè)置有多個(gè)如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的鋅溴液流電池。進(jìn)一步，在相鄰的兩個(gè)所述鋅溴液流電池之間設(shè)置有電池隔板，所述電池隔板上分別形成有通孔。本實(shí)用新型中的鋅溴液流電池將能量儲(chǔ)存在溴化鋅水溶液構(gòu)成的電解液中，在第一泵、第二泵的動(dòng)力作用下，使電解液分別在第一、第二儲(chǔ)液罐和電堆電節(jié)構(gòu)成的閉合回路中循環(huán)流動(dòng)，并利用氧化還原反應(yīng)電極對(duì)之間的電勢(shì)差作為反應(yīng)發(fā)生的動(dòng)力，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、成本低的特點(diǎn)。

圖1示出了本實(shí)用新型中的鋅溴液流電池的結(jié)構(gòu)原理圖。圖2示出了鋅溴液流電池的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3示出了鋅溴液流電池組的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4示出了固定框架的主視圖。圖5是圖4的側(cè)視圖。圖6示出了電池隔板的主視圖。圖7是圖6的側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出了本實(shí)用新型中的鋅溴液流電池的結(jié)構(gòu)原理圖。如圖1所示，所述鋅溴液流電池包括正電極1、負(fù)電極2、第一電解液儲(chǔ)液缸3、第二電解液儲(chǔ)液缸4、第一泵5和第二泵6，在所述正電極1及負(fù)電極2之間設(shè)置有離子選擇性膜7，所述離子選擇性膜7將所述正電極1與負(fù)電極2之間分隔形成充滿電解液的正半電池腔體9和充滿電解液的負(fù)半電池腔體10。所述正半電池腔體9的進(jìn)口通過所述第一泵5與所述第一電解液儲(chǔ)液缸3的出口連通，所述正半電池腔體9的出口與所述第一電解液儲(chǔ)液缸3的進(jìn)口連通；所述負(fù)半電池腔體10的進(jìn)口通過所述第二泵6與所述第二電解液儲(chǔ)液缸4的出口連通，所述負(fù)半電池腔體10的出口與所述第二電解液儲(chǔ)液缸4的進(jìn)口連通。工作時(shí)，將能量儲(chǔ)存在溴化鋅水溶液構(gòu)成的電解液中，在第一泵、第二泵的動(dòng)力作用下，電解液分別在上述第一、第二儲(chǔ)液罐和電堆電節(jié)構(gòu)成的閉合回路中循環(huán)流動(dòng)，氧化還原反應(yīng)電極對(duì)之間的電勢(shì)差是反應(yīng)發(fā)生的動(dòng)力。所述電解液是溴化鋅水溶液。優(yōu)選地，如圖2所示，所述鋅溴液流電池還包括設(shè)置在所述正電極1、負(fù)電極2外側(cè)的正電極框架11和負(fù)電極框架12。所述正電極框架11、負(fù)電極框架12及離子選擇性膜7上相應(yīng)的位置上設(shè)置有多個(gè)用于將所述正電極框架11、負(fù)電極框架12及離子選擇性膜7 固定成一體的固定部，所述固定部內(nèi)安裝有固定件，優(yōu)選地，所述固定部是固定孔，優(yōu)選地， 所述固定件是螺栓。優(yōu)選地，所述正電極框架11和負(fù)電極框 架12上還設(shè)置有循環(huán)孔，所述循環(huán)孔用于電解液的循環(huán)。優(yōu)選地，所述循環(huán)孔設(shè)置在正電極框架11和負(fù)電極框架12的兩側(cè)的寬邊上；優(yōu)選地，所述循環(huán)孔設(shè)置在靠近所述正電極框架11、負(fù)電極框架12內(nèi)部形成的電池槽的槽底處，以便電解液能充分的填充進(jìn)電池槽中。優(yōu)選地，所述正電極框架11和負(fù)電極框架12的材質(zhì)為PVC。由于電解液有一定的腐蝕性，所以組成電池的各個(gè)部件的材料在電解液流通過程中需要有一定的穩(wěn)定性，包括一定的化學(xué)穩(wěn)定性、物理穩(wěn)定性和外形尺寸的穩(wěn)定性；將正、負(fù)電極框架采用PVC材料制作，具有不易燃性、高強(qiáng)度、耐氣侯變化性以及優(yōu)良的幾何穩(wěn)定性的特點(diǎn)，此外，PVC對(duì)氧化齊U、還原劑和強(qiáng)酸都有很強(qiáng)的抵抗力。優(yōu)選地，所述正電極1、負(fù)電極2是石墨碳?xì)郑捎谑細(xì)质强紫缎圆牧?，因此能為電池的氧化還原反應(yīng)提供較大的反應(yīng)界面。優(yōu)選地，所述鋅溴液流電池還包括設(shè)置在離子選擇性膜7與所述正電極框架11和負(fù)電極框架12之間的密封件，以防止電解液滲出；優(yōu)選地，所述密封件是硅膠密封件。選擇使用硅膠密封圈的原因是硅膠薄膜比普通橡膠及塑料打蠟?zāi)ぞ哂懈玫耐笟庑?，其另一特征就是?duì)不同的透氣率具有很強(qiáng)的選擇性；另外，硅膠的制備也很簡單，價(jià)格低廉，因此選用硅膠作為密封材料是很合適的。優(yōu)選地，所述鋅溴液流電池還包括用于充放電的電池導(dǎo)線，優(yōu)選地，所述電池導(dǎo)線是石墨繩，該石墨繩導(dǎo)線連接到所述正電極框架11和負(fù)電極框架12的一側(cè)，在所述正電極框架11和負(fù)電極框架12的壓合面處設(shè)置有凹槽，以防止在放入石墨繩后，由于體積問題造成壓合不牢固，出現(xiàn)空隙。最后，將正、負(fù)極的石墨繩分別放于一側(cè)，然后將正、負(fù)極的石墨繩捆綁在一起。如圖1所示，所述電池導(dǎo)線與負(fù)載或充電裝置8電連接。優(yōu)選地，所述離子選擇性膜7為多孔的以聚四氟乙烯為支撐結(jié)構(gòu)的聚合物膜。圖3示出了由多個(gè)上述鋅溴液流電池構(gòu)成的鋅溴液流電池組的立體圖。如圖5 所示，所述鋅溴液流電池組包括兩個(gè)固定框架13，每個(gè)所述固定框架13上設(shè)置有多個(gè)固定部，在所述兩個(gè)固定框架13之間設(shè)置有多個(gè)所述鋅溴液流電池100，在相鄰的兩個(gè)所述鋅溴液流電池100之間設(shè)置有如圖6-7所示的電池隔板，如圖6-7所示，所述電池隔板上分別形成有通孔。圖4-5示出了所述固定框架13的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4-5所示，在所述固定框架13 上設(shè)置在多個(gè)安裝孔，在所述安裝孔內(nèi)安裝緊固件，就能將位于所述兩個(gè)固定框架13之間的所述多個(gè)鋅溴液流電池可靠地固定。本實(shí)用新型中的鋅溴液流電池將能量儲(chǔ)存在溴化鋅水溶液構(gòu)成的電解液中，在第一泵、第二泵的動(dòng)力作用下，使電解液分別在第一、第二儲(chǔ)液罐和電堆電節(jié)構(gòu)成的閉合回路中循環(huán)流動(dòng)，并利用氧化還原反應(yīng)電極對(duì)之間的電勢(shì)差作為反應(yīng)發(fā)生的動(dòng)力，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、成本低的特點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種鋅溴液流電池，其特征在于包括正電極、負(fù)電極、第一電解液儲(chǔ)液缸、第二電解液儲(chǔ)液缸、第一泵和第二泵，在所述正電極及負(fù)電極之間設(shè)置有離子選擇性膜，所述離子選擇性膜將所述正電極與負(fù)電極之間分隔形成充滿溴化鋅水溶液的正半電池腔體和充滿溴化鋅水溶液的負(fù)半電池腔體；所述正半電池腔體的進(jìn)口通過所述第一泵與所述第一電解液儲(chǔ)液缸的出口連通，所述正半電池腔體的出口與所述第一電解液儲(chǔ)液缸的進(jìn)口連通；所述負(fù)半電池腔體的進(jìn)口通過所述第二泵與所述第二電解液儲(chǔ)液缸的出口連通，所述負(fù)半電池腔體的出口與所述第二電解液儲(chǔ)液缸的進(jìn)口連通。
2.如權(quán)利要求1所述的鋅溴液流電池，其特征在于所述鋅溴液流電池還包括設(shè)置在所述正電極、負(fù)電極外側(cè)的正電極框架和負(fù)電極框架。
3.如權(quán)利要求2所述的鋅溴液流電池，其特征在于所述正電極框架、負(fù)電極框架及離子選擇性膜上相應(yīng)的位置上設(shè)置有多個(gè)用于將所述正電極框架、負(fù)電極框架及離子選擇性膜固定成一體的固定部。
4.如權(quán)利要求2所述的鋅溴液流電池，其特征在于所述正電極框架和負(fù)電極框架上還設(shè)置有循環(huán)孔。
5.如權(quán)利要求2所述的鋅溴液流電池，其特征在于所述正電極框架和負(fù)電極框架的材質(zhì)為PVC。
6.如權(quán)利要求1所述的鋅溴液流電池，其特征在于所述正電極、負(fù)電極是石墨碳?xì)帧?br> 7.如權(quán)利要求1所述的鋅溴液流電池，其特征在于所述鋅溴液流電池還包括用于充放電的電池導(dǎo)線，所述電池導(dǎo)線是石墨繩。
8.如權(quán)利要求1所述的鋅溴液流電池，其特征在于所述離子選擇性膜為多孔的以聚四氟乙烯為支撐結(jié)構(gòu)的聚合物膜。
9.一種鋅溴液流電池組，其特征在于包括兩個(gè)固定框架，每個(gè)所述固定框架上設(shè)置有多個(gè)固定部，在所述兩個(gè)固定框架之間設(shè)置有多個(gè)如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的鋅溴液流電池。
10.如權(quán)利要求9所述的鋅溴液流電池組，其特征在于在相鄰的兩個(gè)所述鋅溴液流電池之間設(shè)置有電池隔板，所述電池隔板上分別形成有通孔。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種鋅溴液流電池，包括正電極、負(fù)電極、第一電解液儲(chǔ)液缸、第二電解液儲(chǔ)液缸、第一泵和第二泵，在所述正電極及負(fù)電極之間設(shè)置有離子選擇性膜，所述離子選擇性膜將所述正電極與負(fù)電極之間分隔形成充滿溴化鋅水溶液的正半電池腔體和充滿溴化鋅水溶液的負(fù)半電池腔體。本實(shí)用新型中的鋅溴液流電池將能量儲(chǔ)存在溴化鋅水溶液構(gòu)成的電解液中，在第一泵、第二泵的動(dòng)力作用下，使電解液分別在第一、第二儲(chǔ)液罐和電堆電節(jié)構(gòu)成的閉合回路中循環(huán)流動(dòng)，并利用氧化還原反應(yīng)電極對(duì)之間的電勢(shì)差作為反應(yīng)發(fā)生的動(dòng)力，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、成本低的特點(diǎn)。本實(shí)用新型還提供了一種電池組。
文檔編號(hào)H01M8/24GK202153549SQ20112022103
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者李明強(qiáng) 申請(qǐng)人:深圳市氫動(dòng)力科技有限公司