專(zhuān)利名稱(chēng)：一種液流框裝置及其組成的電堆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電池組，尤其涉及一種全釩離子氧化還原液流電池的液流框裝置及其組成的電堆。
背景技術(shù)：
液流電池，尤其是全釩氧化還原液流電池(簡(jiǎn)稱(chēng)為釩電池，VRB)，是一種新型高效大容量?jī)?chǔ)能電池，壽命長(zhǎng)、安全性高，目前已成功不范應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)的電力平滑輸出，未來(lái)在廣闊的新能源領(lǐng)域，譬如風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、智能電網(wǎng)等等，都有著廣闊的應(yīng)用空間。在釩液流電池中，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(dòng)的承載裝置。起到密封、規(guī)范電解液在電池體內(nèi)流動(dòng)方式的作用，對(duì)電池性能有重要影響。目前通用的液流框大多只注重了它的密封效果，液流框中電解液進(jìn)、出液流道設(shè)置簡(jiǎn)單，通常是由進(jìn)液口進(jìn)液，繼而進(jìn)入液流框內(nèi)簡(jiǎn)單流道。在液流電池堆內(nèi)部，主流管道是由液流框的進(jìn)液口疊加而成的。由于存在加工誤差及組裝疊加定位誤差，因此，液流在主流管道內(nèi)存在較大的流動(dòng)阻力。距主流管道入口近的液流框進(jìn)液口，其液流的速度和壓力要比距主流管道入口遠(yuǎn)的分流管道的液流速度和壓力要大。這樣，各個(gè)單電池之間的液流分配不均勻，造成各單電池之間電壓不均勻，使不同單體電池之間電壓差值增大，從而降低電池能量轉(zhuǎn)換效率；另一方面，液流框內(nèi)部簡(jiǎn)單流道設(shè)置常使電解反應(yīng)區(qū)形成反應(yīng)死角，導(dǎo)致電池局部電壓過(guò)高，進(jìn)而使雙極板和電極材料發(fā)生腐蝕，極大地減小了電池的壽命。因此，需要一種全新的液流框裝置，一方面可以均勻分配電解液至各個(gè)單電池中，另一方面又可以規(guī)范電解液在液流框內(nèi)部的流動(dòng)，起到電解液流場(chǎng)均勻，無(wú)反應(yīng)死角，從而提高電池性能。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷提供一種全釩離子氧化還原液流電池的液流框裝置及其組成的·電堆，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的液流框裝置進(jìn)行了科學(xué)合理的改進(jìn)，以提高能量轉(zhuǎn)換效率，延長(zhǎng)電池使用壽命。本實(shí)用新型為達(dá)到上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種用于液流電池的液流框裝置，該液流框裝置包括液流框和蓋板，且液流框上設(shè)置有初級(jí)液流分配通道和多級(jí)液流分配通道，所述多級(jí)液流分配通道上方有蓋板，蓋板上設(shè)有多條形狀相同、間距相等的矩形槽，液流框和蓋板組成最終的液流分配通道。所述多級(jí)液流分配通道至少為2級(jí)。所述的液流框裝置中，液流框進(jìn)液口處有初級(jí)液流分配通道，其作用是均勻分配主流管道內(nèi)的電解液至各個(gè)單電池中。所述的液流框裝置中，液流框上設(shè)置有多個(gè)中心對(duì)稱(chēng)的多級(jí)液流分配通道，多級(jí)液流分配通道呈放射狀。所述的液流框裝置中，液流框的多級(jí)液流分配通道的最末級(jí)通道中設(shè)有有液流阻擋壩；阻擋壩開(kāi)有一斜角，與蓋板的矩形槽一起形成液流溢出口。[0011]所述蓋板的數(shù)量為2個(gè)。所述矩形槽形狀相同、間距相等。所述初級(jí)液流分配通道上設(shè)有擋塊。一種全釩離子氧化還原液流電池電堆，其特征是采用了上述的液流框裝置。本實(shí)用新型的原理是:電解液經(jīng)泵驅(qū)動(dòng)從儲(chǔ)液罐流出后，從正極進(jìn)、出液口流經(jīng)液流框初級(jí)液流分配通道后進(jìn)入多級(jí)液流分配通道再進(jìn)入電池的電化學(xué)反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)后的電解液從多級(jí)液流分配通道經(jīng)初級(jí)液流分配通道，然后再通過(guò)正極進(jìn)、出液口進(jìn)入主流道流回儲(chǔ)液罐。另外半片電池液流框?yàn)橹行膶?duì)稱(chēng)安裝，其按照上述方式進(jìn)行循環(huán)，從而構(gòu)成另一半片電池的循環(huán)。電解液從正極進(jìn)、出液口流經(jīng)液流框的初級(jí)液流分配通道時(shí)，初級(jí)液流分配通道上的擋塊起限流減壓作用，不僅限制了主流道里的一部分液流通過(guò)，以均勻分配各單體電池的液流，而且減小了通過(guò)初級(jí)液流分配通道的液流壓力。此時(shí)通過(guò)初級(jí)液流分配通道的液流是不均勻的，如果直接引入反應(yīng)區(qū)就會(huì)存在反應(yīng)死角。而多級(jí)液流分配通道起到規(guī)范電解液的作用。電解液從初級(jí)液流分配通道進(jìn)入后由于液流的慣性，電解液不會(huì)立即進(jìn)入多級(jí)液流分配通道，而是進(jìn)入緩沖區(qū)再流入多級(jí)液流分配通道。多級(jí)液流分配通道通過(guò)多級(jí)液流分配通道的一級(jí)、多級(jí)液流分配通道的二級(jí)……，一層一層的液流分配不斷分流電解液，使電解液均勻向整個(gè)反應(yīng)區(qū)的寬度方向擴(kuò)展。在最終接近反應(yīng)區(qū)的多級(jí)液流分配通道的最末級(jí)通道中設(shè)有有液流阻擋壩，液流阻擋壩開(kāi)有一斜角，與蓋板的矩形槽一起形成液流溢出口， 此液流阻擋壩阻擋液流的流動(dòng)，當(dāng)液流源源不斷流入時(shí)，液流通過(guò)液流溢出口溢出，因此保證了電解液在進(jìn)入反應(yīng)區(qū)時(shí)流速與壓力是均勻的。而電解液流過(guò)反應(yīng)區(qū)后，多級(jí)液流分配通道則像漏斗一樣匯聚電解液?？梢?jiàn)，采用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)解決了單體之間因液流不均勻?qū)е码妷翰罹嗪艽蟮募夹g(shù)難題，使單體電池間的電壓差在很小范圍內(nèi)，大幅度提高了釩電池的穩(wěn)定性與安全性。本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型提供的一種全釩離子氧化還原液流電池的液流框裝置，在液流框開(kāi)設(shè)內(nèi)置的液流通道，并且該液流道為初級(jí)液流分配通道和多級(jí)液流分配通道。初級(jí)液流分配通道可以有效均勻分配各個(gè)單電池之間的液流。液流從液流框的進(jìn)液口進(jìn)入液流框后，多級(jí)液流分配通道起到規(guī)范電解液流動(dòng)的作用。電解液通過(guò)逐級(jí)分配改變了電解液的流動(dòng)方向，降低了電解液的流動(dòng)速度，最終達(dá)到均勻分配電解液的作用。從而提高能量轉(zhuǎn)換效率，延長(zhǎng)電池使用壽命。

圖1是本實(shí)用新型的液流框裝置的裝配示意圖；圖2是液流框裝置分解示意圖；圖3是液流框裝置中的液流框示意圖；圖4是液流框裝置中的液流框側(cè)面示意圖；圖5是液流框裝置中的蓋板示意圖圖中1.液流框，2.蓋板，3.正極進(jìn)、出液口，4.初級(jí)液流分配通道，5.多級(jí)液流分配通道的第二級(jí)，6.多級(jí)液流分配通道的第一級(jí)，7.液流分配柵格，8.穩(wěn)壓腔，9.液流阻擋壩，10.液流溢出口，11.負(fù)極進(jìn)、出液口，12.矩形槽。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行較為詳盡的說(shuō)明。實(shí)施例1一種用于液流電池的液流框裝置，該液流框裝置包括液流框I和2個(gè)蓋板2，且液流框I上設(shè)置有初級(jí)液流分配通道4和多級(jí)液流分配通道，每個(gè)蓋板2上都設(shè)有多條形狀相同、間距相等的矩形槽12 ;所述初級(jí)液流分配通道3設(shè)置在液流框I的正極進(jìn)、出液口處3 ;所述多級(jí)液流分配通道為中心對(duì)稱(chēng)，多級(jí)液流分配通道的截面呈放射狀；液流框I和蓋板2組成最終的液流分配通道。所述多級(jí)液流分配通道為3級(jí)。所述多級(jí)液流分配通道的最末級(jí)通道中設(shè)有液流阻擋壩9 ;液流阻擋壩9開(kāi)有一斜角，與蓋板I的矩形槽12—起形成液流溢出口 10。實(shí)施例2一種用于液流電池的液流框裝置，該液流框裝置包括液流框I和2個(gè)蓋板2，且液流框I上設(shè)置有初級(jí)液流分配通道4和多級(jí)液流分配通道，每個(gè)蓋板2上都設(shè)有多條形狀相同、間距相等的矩形槽12 ;所述初級(jí)液流分配通道3設(shè)置在液流框I的正極進(jìn)、出液口處3 ;多級(jí)液流分配通道的截面呈放射狀；液流框I和蓋板2組成最終的液流分配通道。所述多級(jí)液流分配通·道為4級(jí)。所述多級(jí)液流分配通道的最末級(jí)通道中設(shè)有液流阻擋壩9 ;液流阻擋壩9開(kāi)有一斜角，與蓋板I的矩形槽12—起形成液流溢出口 10。實(shí)施例3一種用于液流電池的液流框裝置，該液流框裝置包括液流框I和2個(gè)蓋板2，且液流框I上設(shè)置有初級(jí)液流分配通道4和多級(jí)液流分配通道，每個(gè)蓋板2上都設(shè)有多條形狀相同、間距相等的矩形槽12 ;所述初級(jí)液流分配通道3設(shè)置在液流框I的正極進(jìn)、出液口處3 ;所述多級(jí)液流分配通道為中心對(duì)稱(chēng)，多級(jí)液流分配通道的截面呈放射狀；液流框I和蓋板2組成最終的液流分配通道。所述多級(jí)液流分配通道為2級(jí)。所述多級(jí)液流分配通道的最末級(jí)通道中設(shè)有液流阻擋壩9 ;液流阻擋壩9開(kāi)有一斜角，與蓋板I的矩形槽12—起形成液流溢出口 10。實(shí)施例4-6一種全釩離子氧化還原液流電池電堆，采用了如實(shí)施例1-3所述的用于液流電池的液流框裝置。上述各較佳實(shí)施例描述的較為詳細(xì)，但不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員受本實(shí)用新型的啟示進(jìn)行簡(jiǎn)單替換、組合或變形都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種液流框裝置，該液流框裝置包括液流框(I)與蓋板(2)，其特征在于:液流框(I)采用內(nèi)置的初級(jí)液流分配通道(4)和多級(jí)液流分配通道，所述多級(jí)液流分配通道上方有蓋板(1)，蓋板(I)上開(kāi)有矩形槽(12);液流框(I)與蓋板(2)組成最終的液流分配通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流框裝置，其特征在于:所述多級(jí)液流分配通道至少為2級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流框裝置，其特征在于:所述多級(jí)液流分配通道為中心對(duì)稱(chēng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液流框裝置，其特征在于:所述多級(jí)液流分配通道的截面呈放射狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流框裝置，其特征在于:所述液流框的多級(jí)分配通道的末端設(shè)有液流阻擋壩(9);液流阻擋壩(9)開(kāi)有一斜角，與蓋板(I)的矩形槽(12) —起形成液流溢出口(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流框裝置，其特征在于:所述蓋板(I)的數(shù)量為2個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流框裝置，其特征在于:所述矩形槽(12)形狀相同、間距相坐寸ο
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流框裝置，其特征在于:所述初級(jí)液流分配通道(4)上設(shè)有擋塊。
9.一種全釩離子氧化還原液流電池電堆，其特征在于:該電堆的液流框裝置采用權(quán)利要求I所述的液流框裝置。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種液流框裝置及其組成的電堆，涉及電池組。所述液流框裝置包括框體及蓋板；該液流框上設(shè)有初級(jí)液流分配通道和多級(jí)液流分配通道，多級(jí)液流分配通道呈放射狀。所述多級(jí)液流分配通道上方設(shè)有蓋板，蓋板上開(kāi)有矩形槽，矩形槽與液流框的多級(jí)分配通道末端的阻擋壩一起形成液流溢出口。本實(shí)用新型中多級(jí)液流分配通道和蓋板組成了一種新型液流框，多級(jí)液流分配通道增大了內(nèi)置流道的長(zhǎng)度，起到規(guī)范、均勻電解液的作用，解決了不同單體之間因液流不均勻?qū)е码妷翰罹嗪艽蟮募夹g(shù)難題。多級(jí)液流分配通道具有降低電解液壓強(qiáng)，減小電解液流速，均勻分配電解液，防止電解反應(yīng)區(qū)內(nèi)反應(yīng)死角的形成的作用。
文檔編號(hào)H01M8/04GK203103411SQ20122067297
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者胡永清, 吳雄偉, 易威正, 劉維, 向小艷, 鄧敏, 王忠明, 蕭榮滔, 呂善光 申請(qǐng)人:貴州省岑鞏縣銀峰礦業(yè)有限公司