[发明专利]一种锌溴单液流电池结构

说明书

本发明涉及一种在中性锌溴液单液流电池中电极内部结构，属于液流电池领域。该方法是对现有锌溴单液流电池电极框结构进行改进，来达到，正极：保证生成的溴单质全部附着在碳毡上，负极：阻止负极锌枝晶生长进负极电解液主流道内，从而使电池放电更充分，提高电池性能。该方法具有操作简单，工艺稳定，应用效果明显等优点。使用本发明方法制作锌溴单液流电池，可以有效提高电池库仑效率，提高电池寿命。

技术领域

本发明涉及一种锌溴单液流电池结构。

技术背景

随着化石能源的日益枯竭，风能、太阳能等可再生能源的开发利用成为各国关注的焦点。由于风能、太阳能受天气等因素影响具有不连续、不稳定性，这会在可再生能源发电并网过程中电网造成冲击，影响供电质量及电网稳定。储能技术则可解决这一问题，保证可再生能源发电并网的高效稳定运行。储能技术主要分为物理储能和化学储能两大类。其中以全钒液流电池和锌溴液流电池为代表的化学储能由于具有功率和容量相互独立、响应迅速、结构简单、易于设计、循环寿命长、环境友好等诸多优点在规模化储能上最具优势。锌溴液流电池电解液由于价格便宜、资源丰富、来源广泛相比于全钒液流电池电解液更具优势。

对于锌溴体系液流电池，电池负极锌枝晶堵塞流道问题一直制约着电池的发展。在电池充电过程中，负极中生成的锌枝晶形貌无规则，极易出现个别部位锌单质积累过多的情况，进而堵塞电解液流道，使负极电解液流动不顺畅，由于锌离子供应不足，导致电池负极发生析氢副反应，影响电池性能。对于锌溴单液流电池，因其特殊的单液流结构，正极电解液不流动，在充电过程中正极生成的溴单质全部被封闭在电极框内，且溴分子只能通过可以导电的碳毡纤维来进行得电子变成溴离子的反应，因此必须保证正极的溴分子全部与碳毡纤维接触。

一种锌溴单液流电池结构，对正负极电极框内部结构进行重新设计，正极电极框内部全部被碳毡填满，保证正极在充电过程中生成的溴分子全部附着在碳毡上；负极电极框内部，在进出液流道口与碳毡之间留有空腔，保证在碳毡上沉积的锌单质不直接与流道口接触，防止累积的锌单质堵塞流道口，进而影响负极内部电解液流动。使用该结构运行的锌溴单液流电池，抑制了正极溴分子的积累，提高了负极锌沉积溶解稳定性，提高了电池库伦效率，提高了电池运行稳定性。

发明内容

本发明结合锌溴单液流电池的结构特点，对正负极电极框内部结构进行重新设计，使用正极全部用碳毡填满负极留有空腔的设计来提高电池库伦效率和稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

将正极电极框镂空部分设计为矩形(长：40cm，宽：30cm)且该矩形即为正极电极形状，正极使用的碳毡形状与电极框内镂空部分完全相同，保证正极电极框内全部被碳毡填满无空腔。负极电极框内，将碳毡与电解液液进出液口使用空腔隔开，让碳毡不与电解液进出液口接触，保证负极在充电过程中生成的锌单质不能直接接触电解液流道口，防止累积的锌堵塞流道。

一种锌溴单液流电池结构，该电池包括一节处于正极端板和负极端板之间单电池或处于正极端板和负极端板之间的两节以上单电池顺序串联而成的电堆，负极电解液储罐、负极循环管路、泵；单电池包括从下到上依次叠合的正极集流体、置于正极电极框内的正极、电池隔膜、置于负极电极框中的负极、负极集流体，电解液储罐中的电解液经泵流经负极电极框、负极集流体、电池隔膜所围绕成的密闭腔室中；正极电解液充填于正极电极框、正极集流体、电池隔膜所围绕成的密闭腔室中；其特征在于：负极电极框为一中部带有通孔的平板，其上下二侧分别设有负极电解液进口和出口，负极电解液进口经进口分配流道与中部通孔相连通，负极电解液出口经出口分配流道与中部通孔相连通，矩形负极置于中部通孔内，且于矩形负极的上下二侧分别与相应的进口分配流道和出口分配流道之间留有空隙，矩形负极左右二侧分别与中部通孔的左右二侧内壁面相贴接；

正极电极框为一中部带有通孔的平板，正极置于中部通孔内，且正极的四周边缘均与中部通孔的内壁面相贴接。