[实用新型]一种液流电池结构

说明书

本实用新型提供一种液流电池的结构。该电池由正极侧电池端板、正极集流板、正极分流电极框、正极电极、正极汇流电极框、离子膜、负极汇流电极框、负极电极、负极分流电极框、负极集流板、负极电池端板以及各部件间的密封材料组成。正极和负极电解液分别通过正极和负极电池端板的电解液进口，分别流入正极分流电极框和负极分流电极框中；正极和负极电解液分别在正极和负极的电极表面分布，并沿电极表面法向向电极内渗入，穿过电极厚度方向后分别流入正极汇流电极框和负极汇流电极框中，最终分别通过正极和负极电池端板上的电解液排出口流出电池。该电池结构可以显著降低浓差极化，提高电池的电压效率。

技术领域

本实用新型涉及一种液流电池结构，特别涉及液流电池流动方式以及构成。

背景技术

众所周知，可再生能源具有不连续、不稳定的特点，大规模并网会导致电网的瘫痪，因此需要一种中间装置来消减可再生能源对电网的不利影响。储能技术应运而生，通过能源的及时储存和释放来抵消可再生能源的不稳定，进而提高电能质量。储能技术中的化学储能近年来发展势头迅猛，以传统的铅蓄电池和锂电池为主，已经建设了几百兆瓦的储能电站。但是其安全性却成为了该类储能电站最大的隐患，尤其近年来起火爆炸事件频发，对人身安全和财产安全带来了巨大的损失。液流电池电解液不含易燃有机成分，具有本征安全的特点，可以深充深放，寿命可达15年之久。正因为如此，液流电池发展势头迅猛，其特点更适合于长时储能要求的场景中。

液流电池系统主要有电池、电解液储罐、电解液以及管路系统构成。其中电池是液流电池系统中最关键的部件，决定了系统的性能和可靠性，是发生化学反应的关键场所。对于提高电池系统的性能，关键在于提高电池的电压效率。通过对电池欧姆极化、电化学极化和浓差极化的抑制来提高电压效率。对于高工作电流密度的电堆而言，其浓差极化的控制成为极化控制的主要问题。同时电池内的流动阻力应尽可能的低，降低阻力以泵功率对多余能源的需求。因此开发低流阻、高电解液分布均匀性、低浓差极化的电池结构，对于提升电池系统的性能有至关重要的作用。

实用新型内容

为了降低电池内部的流动阻力、提高电解液分布的均匀性，降低电堆的浓差极化。本实用新型提供一种液流电池的结构。

该电池包括依次层叠的正极侧电池端板、正极集流板、正极分流电极框、正极电极、正极汇流电极框、离子传导膜、负极汇流电极框、负极电极、负极分流电极框、负极集流板、负极电池端板；

正极分流电极框和负极分流电极框分别为一平板，在平板靠近正极电极一侧与正极电极接触区域设有作为电解液流道的凹槽。

在正极分流电极框上设有作为正极电解液入口的通孔和作为正极电解液出口的通孔，正极电解液入口与正极分流电极框上的电解液流道相连通，正极电解液入口与正极侧电池端板上的正极电解液进口相连通；

在负极分流电极框上设有作为负极电解液入口的通孔和作为负极电解液出口的通孔，负极电解液入口与负极分流电极框上的电解液流道相连通，负极电解液入口与负极侧电池端板上的负极电解液进口相连通；

正极汇流电极框和负极汇流电极框分别为一平板，在平板与正极电极接触区域设有作为电解液流道的通孔。于正极汇流电极框上设有作为正极电解液流出口的通孔，正极电解液流出口与正极汇流电极框上的电解液流道的通孔相连通，正极电解液流出口与正极分流电极框上的正极电解液出口以及正极侧电池端板上的正极电解液排出口相连通。于负极汇流电极框上设有作为负极电解液流出口的通孔，负极电解液流出口与负极汇流电极框上的电解液流道的通孔相连通，负极电解液流出口与负极分流电极框上的负极电解液出口以及负极侧电池端板上的负极电解液排出口相连通。

上述的电池结构中，正极和负极电解液分别通过正极和负极电池端板的电解液进口，分别流入正极分流电极框和负极分流电极框中。正极和负极电解液分别在正极和负极的电极表面分布，并沿电极表面法向向电极内渗入，穿过电极厚度方向后分别流入正极汇流电极框和负极汇流电极框中，最终分别通过正极和负极电池端板上的电解液排出口流出电池。