[发明专利]一种用于锂液流电池的管式反应器

说明书

本发明提供了一种用于锂液流电池的管式反应器，管式反应器包括外管和设于外管内的内管，在内管中形成腔体用以容纳正极浆料或负极浆料，在外管与内管之间形成腔体用以容纳负极浆料或正极浆料。内管的管壁采用双极性隔膜，通过双极性隔膜构成的管壁既可形成容纳电极浆料的空间、又可实现内管内外电极浆料的电化学反应。嵌套管式结构与传统的平面结构相比，可以在相同体积的反应器内获得更大的有效反应面积，进而提高了能量密度。而且，管状结构比平面结构的流道更为通畅，更利于电极浆料的流动，降低了电极浆料的驱动能耗。另外，内管和外管的形状以及排列方式灵活多变，从而使锂液流电池具有更好的空间利用率与适应性。

技术领域

本发明涉及锂液流电池领域，具体地涉及一种用于锂液流电池的管式反应器。

背景技术

锂液流电池是一种新型的电化学储能技术。不同于常规锂离子电池的固体电极材料，锂液流电池的电极材料是一种由有机电解液、电极活性材料和导电剂组成的粘稠的非水系电极浆料，电极浆料受到动力设备的驱动，连续或间接的流入反应器中进行电化学反应，从而实现对电能的存储或输出。锂液流电池兼具了传统锂离子电池高能量密度和液流电池扩展灵活、使用寿命长的特点，这使得锂液流电池在分布式发电、智能电网、基站储能、电网调峰调频等领域具有广阔的应用前景。

高效的电池反应器能为锂液流电池提供良好的能量交换效率，所以，电池反应器是锂液流电池最重要的组成部件。现有电池反应器通常采用多层正极腔和负极腔交叉叠置的结构，多孔隔膜在正极腔与负极腔之间以平面布设的方式覆盖整个反应器的横截面，电极浆料注入各个正极腔和负极腔并在隔膜两侧流动。这类电池反应器的有效反应面积相对较低，并不能充分发挥锂液流电池电极浆料高能量密度的优势。为了达到设计的输出功率常常需要增加电极浆料体积，额外耗费电池外壳、集流体和多孔隔膜等材料，增大了电池制造成本。加之常规电池反应器中流动阻力大等缺陷，影响了锂液流电池的整体性能，制约了其在电网储能系统的规模应用。

发明内容

针对以上存在的问题，本发明提供一种用于锂液流电池的管式反应器，管式反应器包括外管和设于外管内的内管，在内管中形成腔体用以容纳正极浆料或负极浆料，在外管与内管之间形成腔体用以容纳负极浆料或正极浆料。内管的管壁采用双极性隔膜，通过双极性隔膜构成的管壁既可形成容纳电极浆料的空间、又可实现内管内外电极浆料的电化学反应。嵌套管式结构与传统的平面结构相比，可以在相同体积的反应器内获得更大的有效反应面积，进而提高了能量密度。而且，管状结构比平面结构的流道更为通畅，更利于电极浆料的流动，降低了电极浆料的驱动能耗。另外，内管和外管的形状以及排列方式灵活多变，可以构成适应于不同外部空间的反应器，从而使锂液流电池具有更好的空间利用率与适应性。

本发明提供的技术方案如下：