[发明专利]一种高容量锌溴单液流电池结构

说明书

本发明为一种高容量锌溴单液流电池结构，涉及液流电池储能技术领域，特别涉及一种锌溴单液流电池领域。包括一节单电池或由二节以上电池串联而成的电池组，单电池包括依次层叠设置的正极集流板、中部带有通孔的正极电极框、置于正极电极框中部通孔处正极、隔膜、负极支撑格栅、置于负极电极框中部通孔处负极、中部带有通孔的负极电极框、负极集流板。

技术领域

本发明涉及液流电池储能技术领域，特别涉及一种锌溴单液流电池领域。

背景技术

锌溴液流电池作为一种新型大规模储能系统，具有能量密度高、成本低、可靠性强的优势。锌溴单液流电池做为锌溴液流电池的优化产品，将正极活性物质密封在电池内部，减少了正极溴污染，与此同时，由于正极一侧不需要流动，电池运行时不需要正极电解液循环泵以及正极电解液储液罐，节省了电池成本，并且电池更加环保。

常规的锌溴单液流电池结构中，正、负极电极与隔膜是相邻紧贴放置，然而由于锌溴单液流电池的反应特性，在充电时锌溴单液流电池的负极是锌离子转化生成锌单质，并且其反应界面发生在电极与隔膜的交界面位置，锌沉积的方向是在由起始沉积位置向隔膜延伸，因此随着锌溴单液流电池充电面容量的增加，锌单质不断在电极累积生成，锌枝晶会生长至隔膜微孔内，导致隔膜性能退化，甚至造成电池正负极短接，降低了锌溴单液流电池的可靠性。

传统的锌溴单液流电池结构存在着许多待解决的问题，面容量较低就是其中之一。由于锌溴单液流电池的反应特性，在充电时锌溴液流电池负极是锌离子转化生成锌单质，并且其反应界面发生在电极与隔膜的交界面位置，沉积方向为向隔膜的方向生长。因此当充电容量提升时，锌单质累积的量增加，锌单质生长至隔膜孔隙中，导致隔膜性能退化，电池发生自放电，电池性能下降。

发明内容

本发明提出了一种高容量锌溴单液流电池电池结构。

为解决上述技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：

包括一节单电池或由二节以上电池串联而成的电池组，单电池包括依次设置的正极集流板、正极电极框、正极、隔膜、负极、负极电极框、负极支撑格栅、负极集流板。单电池为长方体，负极支撑格栅为矩形平板状结构，于负极支撑格栅靠近矩形四角的边缘处分别设置通孔，四处通孔分别作为负极极电解液进口、负极电解液出口、正极电解液进口和正极电解液出口；于矩形平板的中部设置有由相互交错的格栅条构成的格栅镂空区；于格栅条之间形成有镂空的矩形通孔或棱形通孔，通孔用于电池发生电化学反应时的离子导通通道,镂空区的形状和尺寸与负极的形状和尺寸相同或相当。矩形平板的厚度为1-3mm，格栅条宽度为3-10mm，通孔面积为镂空区面积的60-90％。在装配时，负极电极放置在负极电极框内部的通孔处，负极支撑格栅紧贴于负极电极框靠近隔膜的一侧放置，负极支撑格栅起到支撑隔膜并且使得负极电极与隔膜之间留有一定空隙的作用；于负极支撑格栅另一侧相邻的是隔膜，于隔膜另一侧相邻放置正极电极框，于正极电极框内部的通孔处放置正极电极。电池由一节单电池或二节以上电池串联而成的电池组、电解液储存罐、循环泵和循环管路组成。正极电极框、负极电极框、负极支撑格栅材料选用PVC聚氯乙烯。

本发明的有益效果

本发明提出了一种高容量锌溴单液流电池电池结构，该结构将负极支撑格栅紧贴于负极电极框放置，负极支撑格栅可有效支撑负极电极，使其与双极板紧密接触，不影响电池的接触电阻。同时，由于负极支撑格栅的作用，使得负极电极与隔膜之间留有一定空隙，给锌负极提高了足够的沉积锌的空间，提高电池的面容量。除此之外，负极电极与隔膜之间的空腔还可以抑制锌枝晶刺穿隔膜所导致的电池库伦效率下降，甚至电池正负极短接，有效的提高了锌溴单液流电池的可靠性。

附图说明

图1为实施例锌溴单液流电池负极支撑格栅结构图；

图2为实施例锌溴单液流电池结构示意图；

图3为实施例1锌溴单液流电池循环电压曲线图；