[发明专利]一种锌溴单液流电池结构

说明书

本发明涉及一种锌溴单液流电池结构，包括一节单电池或由二节以上单电池串联而成的电池组，单电池包括依次层叠的负极电极框、隔膜、置于正极电极框中部通孔内的正极碳毡电极；所述负极电极框为一中部带有通过的矩形平板，于平板的一侧表面A上通孔的相对二侧分别设有负极电解液进口流道和负极电解液出口流道；于平板的一侧表面A上通孔的另外相对二侧分别设有相对应的对冲流道，对冲流道分别与中部通孔和负极电解液进口流道相连通；一负极支撑格栅置于负极电极框中部通孔内。负极支撑格栅起到支撑隔膜的作用，避免正极碳毡电极由于较大的压紧力作用将隔膜压至与双极板接触，导致电池失效。

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

锌溴单液流电池是一种新型的低成本、高效率、长使用寿命的液流电池储能技术，具有较高的能量密度，装置简单易操纵的优点。碳毡作为锌溴单液流电池中的电极，其成本大约占据锌溴单液流电池总成本的50％，因此使用低成本的电极材料甚至不使用电极将可大大地降低锌溴单液流电池的成本。同时由于碳毡材料本身作为一种影响因素，其本身的不均匀会导致锌溴单液流电池各节的不均匀，因此在锌溴单液流电池中不使用碳毡会增加锌溴单液流电池的均匀程度。由于锌溴单液流电池正极侧不流动，并且溴的反应动力学较差，为保证电池具有较高的效率，正极侧仍然需要较高反应活性的电极。而锌溴单液流电池的负极为锌的沉积溶解，其反应动力学较好，因此不需要依赖较高活性的反应基体；同时锌单质在累积时会优先在已经生成的锌单质表面继续沉积锌，负极侧无需提供更多反应位的电极，因此在锌溴单液流电池的负极侧不使用碳毡材料是极其可行的。然而，采用负极空腔，正极放置电极的结构，由于负极没有支撑，隔膜受到正极电极的挤压变形，影响电池的可靠性，同时由于负极沉积的锌与双极板之间的附着力不强，在较高的电解液流速下，锌单质很容易就被电解液冲刷掉，甚至堵塞流道，影响电池性能及寿命。因此在负极增加支撑结构以及降低电解液流速是提升负极空腔，正极放置电极这种结构的锌溴单液流电池的关键。

发明内容

本发明提供了一种锌溴单液流电池。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

包括一节单电池或由二节以上单电池串联而成的电池组，单电池包括依次层叠的负极电极框、隔膜、置于正极电极框中部通孔内的正极碳毡电极；

所述负极电极框为一中部带有通孔的矩形平板，于平板的一侧表面A上通孔的相对二侧(即矩形的一对相对二侧边所在的表面A上，即表面A的上下二侧)分别设有负极电解液进口流道和负极电解液出口流道，以及连通负极电解液进口流道和中部通孔的电解液进口分配流道、连通负极电解液出口流道和中部通孔的电解液出口分配流道；

于平板的一侧表面A上通孔的另外相对二侧(即矩形的另外一对相对二侧边所在的表面A上，即表面A的左右二侧)分别设有相对应的对冲流道，对冲流道分别与中部通孔和负极电解液进口流道相连通；一负极支撑格栅置于负极电极框中部通孔内。

负极电解液于通孔内由负极电解液进口分配流道向负极电解液出口分配流道侧流动，负极支撑格栅由沿负极电解液流动方向平行、间隔设置的2根以上条状导流板构成(2根以上条状导流板从左至右依次平行、间隔)。

对冲流道靠近负极电解液进口分配流道设置，对冲流道位于负极电解液进口分配流道的二侧(左右)，对冲流道为中部通孔平行于电解液流动方向的侧边长度的1/3-2/3。

同时，在负极电极框上的电解液进口分配流道采用了渐扩流道设计，即垂直于电解液流动方向的截面面积逐渐增大的流道。

负极电解液进口流道和负极电解液出口流道、负极电解液进口分配流道和负极电解液出口分配流道以及对冲流道的流道宽度为2mm-4mm，流道深度为0.5mm-1mm；负极电极框的总厚度在1.5mm-2mm之间。条状导流板宽度为2mm-4mm，相邻条状导流板或条状导流板与其平行相邻的通孔内壁面间隔为10mm-15mm；条状导流板的厚度在1.5mm-2mm之间。