[发明专利]液流电池单元堆

说明书

相关申请的引用

本发明要求于2011年1月13日递交的名称为“液流电池单元堆”的美国临时申请第61/432,541号的优先权，其全部内容在此以参考的方式并入。

技术领域

本发明涉及液流电池单元组。

背景技术

还原氧化（氧化还原）液流蓄电池以化学形式存储电能，并且随后经由自然发生的逆向氧化还原反应以电的形式分配所存储的能量。氧化还原液流蓄电池是电化学存储装置，其中包含一个或多个溶解的电活化粒种的电解液流过反应器电池单元，在反应器电池单元中化学能被转变为电能。反过来，已放电的电解液可以流过反应器电池单元，使得电能被转变为化学能。电解液存储在外部，例如存储在容器内，并流过一组发生电化学反应的电池单元。通过泵抽、重力供料或通过任何其他将流体移动通过系统的方法使得存储在外部的电解液可以流过蓄电池系统。液流电池中的反应是可逆的；电解液可以在不更换电活性材料的情况下再充电。因此，氧化还原液流电池的能量容量与总的电解液体积（即，存储容器的尺寸）相关。处于满电的氧化还原液流蓄电池的放电时间还取决于电解液体积，并且可以从几分钟变化至若干天。

不管是在液流蓄电池、能源电池或二次电池的情况下，执行电化学能量转换的最小单元通常被称为“电池或电池单元（cell）”。串联和/或并联地电耦接以集成许多个这样的电池或电池单元以获得更高的电流、电压或两者的装置通常被称为“蓄电池（battery）”。然而，通常，将所有耦接的多个包括在其自身上使用的单个的电池单元的集合称为蓄电池堆。同样，单个电池单元可以可互换地称为“电池或电池单元”或“蓄电池”。

氧化还原液流蓄电池可以用在许多需要存储电能的技术中。例如，氧化还原液流蓄电池可以用以存储便宜产出的夜间电力，随后在电力产出更贵或者需求超出当前产出能力的高峰需求期间提供电力。这种蓄电池也可以用于存储绿色能源（即，来自可再生能源产生的能量，例如风能、太阳能或其他非常规能源）。液流氧化还原电池可以代替更昂贵的备用发电器而用作不间断电源。电力存储的有效方法可以用于构建具有内置备用电源的装置，其减轻了断电或突然供电故障的影响。电力存储装置还可以减小发电站事故的影响。

液流蓄电池堆的结构，不管它是单个电池单元或电池堆，都存在问题。电解液从电池单元的泄漏会引起周围部件的损坏。此外，一种电解液泄漏到其他电解液引起蓄电池上的电荷的消耗，并且还会引起电池堆发生升温或其他应力。

因此，需要更好的在液流电池蓄电池内的电池单元和蓄电池堆产品。

发明内容

根据本发明的一些方面，堆叠的电池单元包括第一电极部件、第二电极部件以及隔膜部件，隔膜部件定位在第一电极部件和第二电极部件之间并使用第一衬垫与第一电极部件分开和使用第二衬垫与第二电极部件分开，其中，第一衬垫允许第一电解液在第一电极部件和所述隔膜之间的流动并且第二衬垫允许第二电解液在所述隔膜和第二电极部件之间的流动。

根据本发明的一些实施例，一种形成堆叠的电池单元的方法，包括如下步骤：提供第一端电极；将第一衬垫定位在第一端电极之上；将隔膜部件定位在第一衬垫之上；将第二衬垫定位在隔膜部件之上；将第二电极定位在第一衬垫之上；以电性串联但是流体并行的形式建立这种电池单元的堆；施加压力至堆叠的电池单元；将堆叠的电池单元退火；和张紧堆叠的电池单元。

下面参考附图进一步描述本发明的这些和其他实施例。

附图说明

图1示出根据本发明一些实施方式的还原氧化（氧化还原）电池单元。

图2示出根据本发明一些实施方式的堆叠的电池单元。

图3示出在图2中示出的、被旋转以显示根据本发明一些实施方式的电解液集流腔和压缩安装的堆叠的电池单元。

图4A和4B示出可以用在如图2所示的堆叠的电池单元中的部件。

图5A示出可以用在如图2所示的堆叠的电池单元中的衬垫。

图5B示出与如图4A所示的部件匹配的图5A中的衬垫。

图5C示出图5A中示出的衬垫退火前和退火后随温度的线性膨胀。

图5D示出如图5A所示的衬垫的随压力的线性膨胀。

图5E示出衬垫中膨胀孔的操作。

图5F示出与如图4B示出的部件匹配的图5A的衬垫。

图5G示出如图2示出的电池堆。

图6示出图2中示出的堆叠的电池单元的结构。

图7示出在根据本发明一些实施方式的堆叠的电池单元的结构中使用的弹簧加载的螺帽。