[发明专利]一种静态钒电池系统

说明书

本发明涉及一种静态钒电池系统，其包括串联的多个单体电池单元，各单体电池单元包括两个电池板框、集流体、电极材料、电解质、密封组件、隔膜，两个电池板框并列，并列的两个电池板框的外侧为集流体，且集流体和电池板框的一侧粘结在一起，两个电池板框之间设有隔膜，隔膜两侧由密封组件包裹，密封组件与电池板框另一侧连接，电极材料处于电池板框内侧腔体内，电解质均匀分布于电极材料上，并在最外侧由外端板和紧固件紧固密封，其中电池正负极耳处于最外侧串联电池单体的集流体一侧，并与之紧密连接，正负极耳的外侧为外端板，每个电池框体上有正负极排气通道及注液孔，外端板上设有联通电池框体内部正负极排气通道的安全阀。

技术领域

本发明涉及高能凝胶态钒电池制备领域，具体地涉及一种静态钒电池系统及其装配方法。

背景技术

全钒液流电池，是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。钒电池电能以不同价态钒离子的硫酸电解液中，充放电过程中，通过外接泵把电解液从储液罐压入电池堆体内，通过电池堆体内的电子传导，实现化学能与电能的相互转换。全钒液流电池充放电时无物相变化，电池使用寿命长；充放电性能好，可深度放电，自放电低；能量效率高，启动速度快等一系列优点。因此钒液流电池能广泛应用于风光发电储能、电网调峰等。现有技术中全钒液流电池(下面简称钒动态电池)能量密度低，约为24Wh/kg，且结构繁琐、传送电解液泵需要额外消耗能量，一般泵的消耗占整个系统能量的5-7％，且持续的液体流动对密封，安全等要求较高，需要加装压力等传感器对系统进行监测，很大程度上增加了系统的成本，同时使得系统的体积较大。在一些类似偏远地区，孤岛等地，使用受到很大的影响。

高能凝胶静态钒电池是一种新型的储能产品，不需要类似传统液流钒电池所需的输送系统及存储罐等。高能凝胶静态钒电池中含有高浓度钒离子和稳定剂。高能凝胶静态钒电池与传统钒液流电池相比，电解液非流动性，消除了电堆存在漏液的安全隐患、省略了泵和存储罐的使用，降低了成本、不需要复杂的流道设计等，简化了加工和维护、降低了旁路电流和无用的能耗损失，可用于低速电动车、太阳能储能、风能储能、UPS、通讯基站、电网调峰等领域及铅酸电池的市场应用方面均可替代。

高能凝胶静态钒电池采用高浓度钒电解液，从本质上提高电池的能量密度，而钒动态电池只是通过增加电解液的体积来增加容量，其结构简单，便于运输和移动，不需要输送系统，没有额外能量消耗，提高了转换效率，降低了整个系统的成本。静态钒电池相对于铅酸电池来说，其比能量高，重量轻，能深度放电，且生产及使用过程无环境污染；相对于锂电池来说，其价格低、使用安全，系统简单易维护等。

现有的静态钒电池结构只是一个简单的单电池结构(中国专利CN02156229)，没有对电池密封进行设计开发，对于电池在装配过程中电解液如何能工业化加入电池内也没有进行说明。同时相对于液流电池，静态钒电池结构也有很大改变，现有技术没有对其进行详细研究。

发明内容

本发明的目的在于针对静态高能量钒电池，提供一种钒电池结构及电池装配工艺，该结构能保证电池整体装配密封度，电池每个框体电解液单独注液，并通过结构设计防止充放电过程中单格之间串液以及充电过程中电解液外流的问题。

本发明涉及一种静态钒电池系统，其由多个单体电池单元串联构成，各单体电池单元包括两个电池板框、集流体、电极材料、电解质、密封组件、隔膜，两个电池板框并列，并列的两个电池板框的外侧为集流体，且集流体和电池板框的一侧(外侧)粘结在一起，两个电池板框之间设有隔膜，隔膜两侧由密封组件(密封垫片)包裹，密封组件与电池板框另一侧(内侧)连接，电极材料处于电池板框内侧腔体内，电解质均匀分布于电极材料上，电池单体单元串联形成整体，并在最外侧由外端板和紧固件紧固密封，其中电池正负极耳处于最外侧串联电池单体的集流体一侧，并与之紧密连接，正负极耳的外侧为外端板，每个电池框体上有正负极排气通道及注液孔，外端板上设有联通电池框体内部正负极排气通道的安全阀，其中，电池板框内无液流系统管路。

电池板框边框的宽度为5-40mm，优选为5-20mm。