[发明专利]一种液流电池系统的电堆叠层封装方法及设备

说明书

本发明涉及液流电池技术领域，具体公开了一种液流电池系统的电堆叠层封装方法及设备。所述封装方法，是在封装过程中，将电堆的液流板框逐层改色，并利用激光焊接工艺，将电堆的端电极、极板组件以及膜组件逐层焊接在一起，从而获得密封性良好的电堆。封装过程中，利用所述封装设备，在被焊接的底层板框上将焊接路径进行改色处理，以增强激光能量的吸收能力，利用上层板框的激光透过性，将激光能量集中在两层板框中间，使两层板框的接触面沿焊接路径熔接在一起，从而获得良好的密封性和良好的连接强度，并以此方式逐层叠加，最终形成密封性良好的液流电池系统的电堆。

技术领域

本发明涉及液流电池技术领域，更具体的说是涉及一种液流电池系统的电堆叠层封装方法及设备。

背景技术

电化学液流电池一般称为氧化还原液流电池，是一种新型的大型电化学储能装置。目前液流电池主要包括全钒液流电池、锌溴液流电池、铁铬液流电池锌锰液流电池、锌空气液流电池等。液流电池是一种新型蓄电储能设备，一般具有寿命长，环境友好，安全性高等优点，主要应用于电网调峰、风能和太阳能等可再生能源发电等领域，可提高电网稳定性，保障电网安全。

电堆是液流电池系统的核心部件，是提供电化学反应的场所。液流电池系统的电堆一般采用双极板结构，多层叠加串联。电堆一般包括端电极(引出极)，隔膜或隔膜组件，双极板组件，紧固端板等部件。

电堆的渗漏是液流电池系统一个比较常见的故障。电堆的封装是液流电池的关键技术之一，直接关系到电堆的可靠性和安全性。

目前电堆封装方法中，片间密封主要有四种形式：一是依靠橡胶垫的压紧密封。二是依靠板框突起筋条及对应凹槽配合的压紧密封。三是震动摩擦焊接密封。四是激光焊接。

依靠橡胶垫的压紧密封，是在板框表面需要密封的位置加工有放置橡胶垫或橡胶圈的凹槽，在封装过程中，将橡胶垫或橡胶圈安放在每层板框的凹槽内，将全部组件堆叠后，利用螺栓从端板两端整体紧固，完成电堆的封装。这种封装方式，密封垫和密封圈安放过程繁琐，不易固定，生产效率低。电堆长期使用后，密封材料容易老化，弹性变差，致使电堆出现渗漏。

依靠板框突起筋条及对应凹槽配合的压紧密封，可省去密封垫或密封圈的安放过程，工艺相对简单。但密封筋条长期受压，材料会产生蠕变，逐渐失去弹性，容易发生电堆渗漏。另外，环境温度和电堆运行温度的大幅度变化，也会造成板框材料的膨胀和收缩，影响片间的密封性。

震动摩擦焊接密封是利用震动摩擦焊机，将各种板框逐层进行焊接，直至整个电堆封装完成。这种工艺虽然能够将板框逐层焊接密封，但需要在熔接处设计特殊结构且需要专用焊接模具，随着堆叠层数和累积误差的增加，工艺控制难度较大，废品率较高。另外，焊接过程中产生的热量较大，会造成板框或双极板及膜组件不同程度的变形，进而影响到电堆内部的液流分配，影响电堆性能。

鉴于上述问题的存在，如何提供一种利用激光焊接封装液流电池电堆的方法和设备，就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种液流电池系统的电堆叠层封装方法，实现电堆组件的逐层密封焊接，保证电堆密封的可靠性和耐久性以及封装过程自动化的易实现性。

为实现上述目的，本发明提供了一种技术方案，具体的包括如下步骤：

S1.将第一层液流板框固定在工作台上，对所述液流板框进行改色处理，改色处理后的区域形成焊接路径；

S2.将第二层液流板框叠放在第一层液流板框上，并沿所述焊接路径进行焊接；

S3.重复步骤S1中的改色处理动作，对第二层液流板框进行改色处理，改色处理后的区域形成焊接路径；

S4.将第三层液流板框叠放在第二层液流板框上，并重复步骤S2中的焊接动作；

重复上述步骤，直至达到需要的层数。