[发明专利]一种液流电池用液流框、单电池及电堆

说明书

本发明涉及一种液流电池用液流框、单电池及电堆。一种液流电池用液流框包括顺次连接的进液端主流道、进液端支流道、进液端第一级缓流区、进液端第二级缓流区、反应区、出液端第二级缓流区、出液端第一级缓流区、出液端支流道和出液端主流道，主流道为使得电解液流动处于层流状态的宽型主流管道，该宽型主流管道直接连接支流道，支流道为若干条并行的长条形通道，缓流区均设有节流桩。本发明，集电池电堆内电解液均匀分配、漏电与泵耗比可优控制、单电池电解液均匀分布功能于一体，可实现百千瓦级大功率电堆集成、提高电堆内各单电池的一致性、有效控制和权衡漏电与泵耗比、提高液流电池的整体工作能量效率。

技术领域

本发明属于液流电池技术领域，特别涉及一种液流电池用液流框、单电池及电堆。

背景技术

在储能领域，液流电池备受人们关注，其中，全钒氧化还原液流电池（简称流体钒电池、钒电池或VRB）最受人们关注，已成为工业规模应用的先导者。液流电池是一种利用正负极电解液分开，各自“泵”循环的高性能蓄电池，具有可大容量储存电能、可瞬间充放电、可大功率充放电以及充放电寿命长等特点，在同等充放电功率下，储能容量可根据需要进行调整。随着风光储产业化进程的发展，液流电池因其独有特性得到大力推广和发展。

但是，目前业内技术人员在设计液流框流道的时候往往过度限制电堆自漏电损失，而没有考虑或者忽视了电池系统中循环泵的功耗（电解液流体阻力损失越大，循环泵的功耗越高）。因此，现有的液流电池用液流框其主流道大部分设计得很狭窄，这样设计漏电较小，但是循环泵的功耗却很大、并且使正、负电解液到每个单电池的量也分布不均匀，无法集成大功率电堆；另外，现有的液流电池用液流框其支流道大部分由直槽、连通孔以及梳型槽组成，该支流道的连通孔上端与主流道连通，梳型槽下端直接连通反应区，一是电解液从主流道进入支流道时分布不均匀，二是电解液从支流道进入反应区时分布不均匀。因此，开发一种集漏电与泵耗比可优控制、电解液均匀分配、实现大功率电堆集成功能于一体的液流电池用液流框变得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的上述缺陷，提供一种液流电池用液流框。此液流框集电池电堆内电解液均匀分配、漏电与泵耗比可优控制、单电池电解液均匀分布功能于一体，可实现百千瓦级大功率电堆集成、提高电堆内各单电池的一致性、有效控制和权衡漏电与泵耗比、提高液流电池的整体工作能量效率。本发明还提供了一种单电池及电堆。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种液流电池用液流框包括正极液流框和负极液流框，正极液流框和负极液流框呈轴对称结构、且分别设有进液端和出液端，在进液端和出液端分别对应设置有进液口和出液口，进液口和出液口均分别位于正极液流框和负极液流框两侧的对角位置，还包括：

进液端主流道，其为使得电解液流动处于层流状态的宽型进液端主流管道，该宽型进液端主流管道上端连接进液口；

进液端支流道，其为若干条并行的长条形通道，该若干条并行的长条形通道上端直接连接进液端主流道；

进液端第一级缓流区，其为并排设置的挡板结构，且包括分布于进液端支流道出口位置的进液端第一级节流桩；

进液端第二级缓流区，其为并排设置的挡板结构，且包括均匀分布的进液端第二级节流桩，进液端第二级缓流区与进液端第一级缓流区相连；

反应区，其上端连接进液端第二级缓流区；

出液端第二级缓流区，其为并排设置的挡板结构，且包括均匀分布的出液端第二级节流桩，出液端第二级缓流区上端连接反应区；

出液端第一级缓流区，其为并排设置的挡板结构，且包括出液端第一级节流桩，出液端第一级缓流区与出液端第二级缓流区相连；

出液端支流道，其为若干条并行的长条形通道，该若干条并行的长条形通道的入口位置分布出液端第一级节流桩；