[发明专利]一种液流电池用电堆

说明书

技术领域

本发明涉及液流电池，特别涉及一种液流电池用电堆。

背景技术

电能难以储存而又不可缺少，任何时刻它的生产都要满足用电需求，因此人们一直在寻找既经济又可行的储能技术，来解决供求之间的矛盾，使得电能的生产与需求脱钩。另外电能存储在电能管理、电网辅助服务、电压控制、可再生能源利用、大型不间断电源等方面有着重要作用，若与大型火力发电联合，可降低电站峰值容量、降低发电成本以及减小污染。若与风力、太阳能、潮汐能等可再生能源发电联合，可实现电能的连续平稳供给，满足用户需求。由于液流电池的具有循环寿命长、安全性好、功率与容量可独立设计的特点，操作方便等优点，逐渐成为最有前途的大中型规模电力存储设备的首选之一。其中，全钒液流电池备受青睐。

双极板是全钒液流电池关键部件之一，它的作用不仅是为电极反应提供电子导体，而且还是一节电池一极与邻近电池另一极的反应腔的隔板。其结构和材质的合理性直接影响到电池的寿命和性能。作为良好导电体的双极板，往往又是良好的导热体，如石墨板，碳塑板，其导热系数远远高于同类非金属材料，可以达到与碳钢，铸铁等金属材料相近的导热性能。

目前作为规模储能的液流电池，在构建系统时必须考虑其运行过程的热管理问题，但由于其品位低，利用难度较大，同时大都是强酸的氧化还原体系，对换热材质要求苛刻，大部分常见热交换器难以满足使用要求，目前较多采用的是非金属类换热器。此类换热器或者置于电解液储罐中，或者外接于电堆或系统上，需要匹配相关部件才可实现，大大增加了电池系统的成本和体积。另外，由于此类换热器的加入，往往会带来电池储罐密封、电堆原有结构变化等问题，导致电池整体性能有所变化，稳定性降低，不利于电池的长期运行。

发明内容

为了解决上述液流电池上存在问题，本发明的目的在于提供一种液流电池用电堆。

一种液流电池用电堆，包括双极板和电极框，所述双极板上具有热量传导部件，所述热量传导部件将电堆内部的热量传导至外环境，使得电堆电解液温度和环境温度差不高于10℃。

本发明所述电堆优选技术方案为：一种液流电池用电堆，包括双极板和电极框，所述双极板上具有热量传导部件，所述热量传导部件将电堆内部的热量传导至外环境，使得电堆电解液温度和环境温度差不高于10℃；双极板的外形尺寸大于电极框的外形尺寸，所述热量传导部件是双极板延伸至电极框外侧的延伸部，所述延伸部与外环境接触并将电堆内部的热量传导至外环境。

现有技术中电堆主要由双极板、正负电极、电极框、端板、密封材料和紧固件构成。其中，两个双极板之间设有电极框，电极框为中空结构，内部分别设有正负电极，正负电极之间设有离子交换膜。电堆的双极板外形尺寸与电极框外形尺寸相同，在液流电池中一方面作为电极反应的电子导体，另一方面充当一节电池一极与邻近电池另一极的反应腔的隔板，由良导体材料制成，如石墨板，碳塑板等。与此同时，作为良导体的双极板往往也是良导热体，因此，本技术方案利用双极板的这一特性，将双极板本身作为热量传导的载体，通过使双极板的外形尺寸大于电极框的外形尺寸，将双极板延伸至电极框外侧的延伸部作为热量传导部件。通过该延伸部与外环境接触并将电堆内部的热量传导至外环境，延伸到电极框外面的双极板部分与外界环境可以进行大面积热量交换，使得电堆电解液温度和环境温度差不高于10℃，有效地使电堆降温，保证电池系统性能稳定、正常工作。

本领域熟练技术人员可以根据电堆的规格、尺寸、组成、功率、双极板材质等确定为达到散热要求所需的延伸部的尺寸。本发明所述电堆中优选延伸部的面积为双极板面积5%~200%，进一步优选为20~100%。本发明所述“双极板面积”指不包括延伸部的双极板的面积，即与电极框外框尺寸相同部分的双极板的面积。

本发明上述技术方案中延伸部的延伸方向优选为电堆的横向和/或纵向。

本发明上述技术方案中延伸部在双极板侧面整体或局部延伸。

本发明上述技术方案中优选双极板为石墨板、碳素板或碳塑复合板。

为满足加工和组装方便的目的，本发明所述电堆优选双极板的延伸部为向一个方向整体延伸。

本发明进一步优选下述技术方案：一种液流电池用电堆，所述电堆包括端板、集流板、电极、隔膜、双极板、电极框以及密封和紧固部件，所述延伸部的延伸方式为向双极板的一侧纵向整体延伸，延伸部的面积为双极板面积20~100%。