一种全钒液流电池电堆结构的制作方法

1.本实用新型涉及钒电池技术领域，具体而言，涉及一种全钒液流电池电堆结构。


背景技术：

2.目前常见的化学储能方式主要有锂电池、铅酸电池、钠硫电池和全钒液流电池等。全钒液流电池与其他化学电池相比，具有规模大、寿命长、安全可靠、可深充深放等优点。在实现平衡负荷、削峰填谷、提高电网质量以及抑制分布式电源出力波动对电网影响等方面有重要作用，因此成为了大规模储能装置的理想选择之一。
3.目前常见的全钒液流电池电堆结构由单块材料叠装而成，从上到下依次由钢板、端板、集流板、双极板、电极框、电极材料、离子交换膜、电极材料、电极框、双极板、集流板通过在每一块之间都采用多个密封条进行密封后重复叠装而成。其存在如下问题：
4.(1)采用多个密封条进行密封的方式对压力的均匀性要求较高且密封条容易老化，时间太长框板之间容易漏液；
5.(2)在组装前需要将离子交换膜、双极板、电极框及密封材料预先打孔，且孔需要精准的定位方可进行装配，装配操作难度较大，否则定位不准会增加电解液流动阻力，导致电解液供应不足，在电堆内部产生浓度极化，使电堆的性能降低；
6.(3)参与电子传导的双极板仅是与电极材料接触的部分，大面积的双极板会造成材料的浪费，而且还需要在双极板上开孔和装配密封材料，增加了操作难度。


技术实现要素：

7.本实用新型旨在提供一种全钒液流电池电堆结构，以解决上述存在的技术问题。
8.本实用新型提供的一种全钒液流电池电堆结构，包括依次堆叠的左端板、进液板、左集流板、左框板、双极板、中框板、双极板固定环、流道密封板、右框板、右集流板和右端板；
9.所述左框板、中框板和右框板之间采用榫卯结构连接成为电极框；所述双极板、双极板固定环和流道密封板嵌入在电极框中形成一体化电极结构，所述一体化电极结构通过点硅胶密封；
10.所述中框板的两面以及左框板和右框板朝向中框板的一面具有流道，并在中框板的两面的四角开设有与流道贯通的正极液进口和负极液进口；所述左框板和右框板上具有与正极液进口和负极液进口对应的开孔；
11.所述中框板的一面的正极液进口以及另一面的负极液进口上设置有梳状流道齿；所述左框板朝向中框板的一面上与中框板的一面的正极液进口对应的开孔处设置有密封圈；所述右框板朝向中框板的一面上与中框板的另一面的负极液进口对应的开孔处设置有密封圈；
12.所述中框板的一面的负极液进口以及另一面的正极液进口上设置有密封圈；所述左框板朝向中框板的一面上与中框板的一面的负极液进口对应的开孔处设置有梳状流道
齿；所述右框板朝向中框板的一面上与中框板的另一面的正极液进口对应的开孔处设置有梳状流道齿。
13.进一步的，所述梳状流道齿为可拆卸式梳状流道齿。
14.进一步的，所述梳状流道齿的梳齿面朝向流道。
15.进一步的，所述双极板与中框板具有多个，每个双极板表面装有碳毡和隔膜。
16.进一步的，相邻中框板之间，其中一个中框板上的梳状流道齿与另一个中框板上的密封圈相对设置。
17.进一步的，所述电极框采用含玻纤的abs板。
18.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
19.1、本实用新型的电极框采用榫卯结构并通过点硅胶密封具有结构紧凑、密封性好的优点，能够完全杜绝电解液的渗漏，并且可以灵活的控制胶量的多少，从而控制胶量的厚度，成本更低，可靠性更高。通过形成一体化电极结构，双极板不需要打孔且密封性好且较传统组装方式使用的双极板面积更小，从而节约成本。
20.2、本实用新型的电极框采用含玻纤的abs板加工而成，具有易加工、耐腐蚀、耐压、不易变形、成本低等优点。
21.3、本实用新型设置了梳状流道齿，能够使液体流动更加均匀。并且通过设置为可拆卸式梳状流道齿再将梳状流道齿的梳齿面朝向流道，可以避免梳状流道齿受压变形的现象，使梳状流道齿位置受压更加均匀。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1为本实用新型提出的全钒液流电池电堆结构的结构图。
24.图2为本实用新型的榫卯结构示意图。
25.图3为本实用新型的一体化电极结构示意图。
26.图4为本实用新型的正极液进口和负极液进口开孔示意图。
27.图5为本实用新型的梳状流道齿的结构示意图。
28.图标：1-梳状流道齿、2-左端板、3-进液板、4-左集流板、5-左框板、6-双极板、7-中框板、8-双极板固定环、9-流道密封板、10-右框板、11-右集流板、12-右端板、13-正极液进口、14-负极液进口、15-密封圈。
具体实施方式
29.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求
保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.实施例
32.如图1所示，本实施例提出一种全钒液流电池电堆结构，包括依次堆叠的左端板2、进液板3、左集流板4、左框板5、双极板6、中框板7、双极板固定环8、流道密封板9、右框板10、右集流板11和右端板12；
33.如图2所示，所述左框板5、中框板7和右框板10之间采用榫卯结构连接成为电极框；如图3所示，所述双极板6、双极板固定环8和流道密封板9嵌入在电极框中形成一体化电极结构，所述一体化电极结构通过点硅胶密封；本实用新型通过榫卯结构连接并采用点硅胶方式替代密封条的密封方式，具有结构紧凑、密封性好的优点，能够完全杜绝电解液的渗漏，并且可以灵活的控制胶量的多少，从而控制胶量的厚度，成本更低，可靠性更高。而通过形成一体化电极结构，双极板6不需要打孔且密封性好且较传统组装方式使用的双极板6面积更小，从而节约成本。再有，所述左框板5、中框板7和右框板10可以采用含玻纤的abs板加工而成，具有易加工、耐腐蚀、耐压、不易变形、成本低等优点。
34.如图4所示，所述中框板7的两面以及左框板5和右框板10朝向中框板7的一面具有流道，并在中框板7的两面的四角开设有与流道贯通的正极液进口13和负极液进口14；所述左框板5和右框板10上具有与正极液进口13和负极液进口14对应的开孔；
35.所述中框板7的一面的正极液进口13以及另一面的负极液进口14上设置有梳状流道齿1；所述左框板5朝向中框板7的一面上与中框板7的一面的正极液进口13对应的开孔处设置有密封圈15；所述右框板10朝向中框板7的一面上与中框板7的另一面的负极液进口14对应的开孔处设置有密封圈15；所述中框板7的一面的负极液进口14以及另一面的正极液进口13上设置有密封圈15；所述左框板5朝向中框板7的一面上与中框板7的一面的负极液进口14对应的开孔处设置有梳状流道齿1；所述右框板10朝向中框板7的一面上与中框板7的另一面的正极液进口13对应的开孔处设置有梳状流道齿1。
36.本实用新型通过设置的梳状流道齿1，能够使液体流动更加均匀。其中，所述梳状流道齿1为可拆卸式梳状流道齿1。再进一步，如图5所示，所述梳状流道齿1的梳齿面朝向流道，可以避免梳状流道齿1受压变形的现象，使梳状流道齿1位置受压更加均匀。
37.上述的全钒液流电池电堆结构安装方式如下：
38.(1)在中框板7中用于放置双极板6的凹槽里涂满两圈硅胶；
39.(2)待硅胶涂好后把双极板6放置在中框板7的凹槽内并用力挤压周边，让双极板6与中框板7凹槽成一平面；
40.(3)待双极板6放置好后，在平面接触间隙处涂一圈硅胶；
41.(4)涂完胶后装上双极板固定环8，挤压一圈使双极板固定环8与中框板7面齐平；
42.(5)在需要的中框板7上的正极液进口13和负极液进口14以及左框板5和右框板10上对应的开孔位置装上梳状流道齿1，梳状流道齿1的梳齿面朝向流道，正常平整放置，梳齿面与中框板7面在同一平面上；
43.(6)在左框板5和右框板10的流道对应位置安装上流道密封板9，可以在流道密封板9槽涂上一层乙酸乙酯，涂好后立马装上流道密封板9并挤压直至完全贴合；
44.(7)在需要的中框板7上的正极液进口13和负极液进口14以及左框板5和右框板10上对应的开孔位置上粘上少量的硅胶，并装上“o”型氟胶密封圈15；
45.(8)在中框板7边缘的两条密封槽内涂入硅胶，填充量为密封槽的三分之二。
46.(9)硅胶填充完按照附图1的结构依次堆叠，其中，根据设计数量设置双极板6与中框板7的数量，并在每个双极板6表面装上碳毡和隔膜。需要说明的是，当所述双极板6与中框板7具有多个时，相邻中框板之间7，其中一个中框板7上的梳状流道齿1与另一个中框板7上的密封圈相对设置，即每个中框板7之间梳状流道齿1与密封圈15接触再层压形成多层结构。
47.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。