[实用新型]一种堆叠式锂浆料液流电池反应器

说明书

本实用新型涉及一种堆叠式锂浆料液流电池反应器，属电化学电池领域。所述反应器一侧包括含正极腔盖板(500)、隔离板(401)和负极电极单元(300)，另一侧包括含正极腔盖板(500)和隔离板(401)。两者中间包括0‑10组正负极电极对(400)。电极对由负极电极单元(300)、隔离板(401)、正极电极单元(200)和隔离板(401)组成，电极单元由集流板和电极框(100)组成。电极框设置集流板槽(102)和进、出液口(101)。该反应器模块化设计，部件简单、易加工，组装方便、灵活；同时，电极框设置多个进、出液口，能均匀化浆料的分布，减少荷电态和流场的不均匀性，降低电池极化。

技术领域

本实用新型属于电化学电池领域，具体涉及一种堆叠式锂浆料液流电池反应器。

背景技术

锂浆料液流电池是以电极活性固体颗粒和导电颗粒分散在电解液中的悬浮液作为电极的一种新型液流电池。传统锂离子电池的电极涂层固定在集流体上，在电池实际使用过程中，电极活性颗粒的体积反复变化，或者粘结剂失效等导致电极机械稳定性差，甚至涂层破碎、脱落而损失容量。传统液流电池电极活性物质溶解在电解液中，溶解度有限、电压平台低等导致较低的能量密度。而锂浆料液流电池技术突破了传统锂离子电池电极机械稳定性差和液流电池电极活性物质浓度低的限制，充分结合了锂离子电池和传统液流电池两者优点，具备能量密度相对较高、能量储存和功率输出彼此独立的灵活工作特性、电池电堆设计相对简单灵活、容易大规模扩展、维护及回收简单等优点，是有潜力的大规模储能应用技术之一。

传统的液流电池主要是均相流体电极，电池装置内包括碳毡、双极板、质子交换膜等，零部件成本高昂，而且不适用于高粘度、高固含量悬浮液锂浆料。另外，锂浆料液流电池系统涉及浆料的循环流动与电荷传递、电极反应的匹配问题，电池反应器进、出液分配流道口的位置及大小，电极厚度和面积、长宽比等多方面的设计因素都会影响电池性能发挥。因此，反应器是锂浆料液流电池的核心装置。

CN105449251A公开了一种锂离子液流电池反应器，包括双极性隔膜、正极导流体、负极导流体，导流体在中空“回”形框内设有一个连续的导流道，实现锂离子液流电池反应器均匀一致的分流和汇流，从而有效地提高电池单元之间的一致性，改善电池性能。但是，边框与流道脊通过激光焊接、热熔焊接、粘接或机械压接固定连接在一起，或者边框与流道脊一体化加工制作，结构和加工工艺复杂。

CN103094599A公开了一种锂离子液流电池及其反应器和电极盒。其中，隔膜窗由两片中间开窗孔的塑料板与尺寸大于窗孔并完全覆盖窗孔的多孔隔膜粘接固定构成，集流片由侧边胶粘或塑封固定在塑料垫板之间的单片铝箔或铜箔构成，两片隔膜窗及夹在两片隔膜窗之间的集流片的边缘胶粘，构成一个反应腔室，集流片位于反应腔室的中间，集流片胶粘塑料垫板的两个侧边分别与隔膜窗的两个侧边胶粘，构成两端开口的电极盒。形状相同的正电极盒与负电极盒上下方向交替叠加固定在一起，正电极盒的正极悬浮液的进、出口与负电极盒的负极悬浮液的进、出口相互垂直，最终形成锂离子液流电池反应器。所述反应器两侧电极盒最外面的反应腔中浆料不会发生电极反应，损失了容量和空间利用率。

CN106601943B、CN106601944B和CN107171002A还公开了一体化锂液流电池反应器，所述反应器包括电池框架和隔离单元，电池框架为内部中空的长方体，在长方体相对的两面设有若干对容纳隔离单元的直通空槽，若干个隔离单元按照相同极性集流层相对放置的顺序依次排列插入直通空槽，构成正极反应腔和负极反应腔。电池反应器采用一体化设计，避免使用锁紧力密封固定，不会因受力不均而导致密封隐患。但是一套装置不能根据实际工况需要灵活设计容量和功率。

因此，本领域需要开发适合于高粘度、高固含量、非牛顿流体悬浮液循环流动、匹配电极反应动力学的锂浆料液流电池反应器，使其具有良好的电化学性能，并且制备过程简单，可批量化生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目在于提供一种堆叠式锂浆料液流电池反应器，本实用新型目的是通过下述技术方案实现的：