一種柱狀液流電池裝置的製作方法
2023-05-29 01:56:11 1
專利名稱：一種柱狀液流電池裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種全釩液流電池，尤其涉及一種柱狀液流電池裝置。
背景技術：
由於全釩液流電池原理上的先進性，目前針對全釩液流電池方面的研究亦逐步展 開。這其中具有代表性的科研項目例如探索電解質溶液濃度及添加劑對電化學反應的影 響；釩溶液在不同碳電極材料上的電化學行為及電池的快速充放電性能；在釩硫酸溶液中 添加適量的硫酸鈉和甘油以提高釩離子的溶解度和溶液的穩定性；全釩液流電池用質子 傳導膜材料；開展全釩液流電池電極過程研究；全釩液流蓄電系統及其關鍵材料的研究開 發，以及在高濃度、高穩定性電解質溶液的基礎研究工作；鐵/鉻液流電池、多硫化鈉/溴蓄 電系統和全釩液流蓄電系統；全釩液流電池的離子交換膜材料選擇、膜內物質遷移與擴散 行為、電堆結構設計與自動化控制原理方面。隨著國際上風電裝機容量的迅速發展以及我 國風電產業的快速成長，對大規模蓄電儲能裝備的市場需求日漸迫切。全釩液流電池技術 呈現以下發展方向(l)增大規模發展大規模液流蓄電過程設計理論和集成原則，優化系 統設計方案，構成數兆瓦時的超大規模液流蓄電系統，滿足可再生能源發電、電網調峰等過 程對大規模蓄電的需求。(2)提高效率優化電堆結構和電池材料，減小正負極電解液交叉 放電；增加電解液有效濃度和改變電極結構，降低過電位，提高液流蓄電系統能量效率。(3) 降低成本通過深入研究電池關鍵材料並進行規模化製備，探索新型電化學體系，優化液流 蓄電系統組成，降低系統成本，增強市場競爭能力。(4)延長壽命開發新型離子交換膜、電 極和雙極板材料，增強電池材料在電化學體系中的耐氧化性，延長大規模液流蓄電系統的 使用壽命。 目前的全釩液流電池均採用雙極板結構電堆，結構複雜。 一方面，採用雙電極串 聯，若其中一組損壞便會導致整個系統運行故障，且維修更換困難；另一方面，雙極板電堆 易發生內部滲漏，導致正負極電解液交叉汙染，造成電堆能量損失較大。
實用新型內容針對以上缺陷，本實用新型的目的是提供一種降低了生產成本、改進的模塊結構 設置合理、採用柱狀液流電池模塊結構的柱狀液流電池裝置，以實現通過與正負極電解質 溶液和溶液輸送系統組合，即可正常運行的獨立電池模塊。 為實現上述目的，本實用新型通過以下技術方案實現 —種柱狀液流電池裝置，包括設置於裝置外層的絕緣層、筒形結構的負極、正極以 及隔膜圈，所述負極與隔膜圈外層之間填充為負極釩電解液腔；所述隔膜圈內側與裝置中 心正極之間設置為正極釩電解液腔或負極釩電解液腔；所述正極與隔膜圈外層之間填充為 正極釩電解液腔；該電池裝置於正向輸入端或負向輸出端分別開設正極電解液進口管與負 極電解液進口管；所述隔膜圈與正負電極均為筒形結構；正、負電極與隔膜之間填充為碳 氈、石墨氈、碳布或其它增大電極比表面積的導電材料；正負電極和正負極電解液室數目為若干個。 與現有技術相比較，本實用新型所述的柱狀液流電池裝置的有益效果為能夠實 現通過與正負極電解質溶液和溶液輸送系統組合，即可正常運行的獨立電池模塊；採用柱 狀液流電池模塊結構，正負電極和正負極電解液室數目為N(N為正整數)；電池模塊之間可 通過串並聯實現電壓及功率的放大；隔膜、正負電極均採用筒形結構；電極與隔膜之間可 填充並可為碳氈、石墨氈、碳布或其它增大電極比表面積的導電材料；產品應用範圍廣，具 有較大的可拓展空間。
下面根據實施例和附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
圖1是本實用新型實施例所述柱狀液流電池裝置的縱向剖面結構示意圖； 圖2是本實用新型實施例所述柱狀液流電池裝置的橫向剖面結構示意圖； 圖3是本實用新型的另一實施例示意圖。
圖中 1、絕緣層；2、負極；2'、正極；3、負極釩電解液腔；3'、正極釩電解液腔；4、隔膜 圈；5、正極釩電解液腔；5'、負極釩電解液腔；6、正極；6'、負極；7、負極導線；7'、正極 導線；8、正極導線；8'、負極導線；9、正極電解液進口管；9'、負極電解液進口管；10、負 極電解液進口管；10'、正極電解液進口管；11、正極電解液出口管；11'、負極電解液出口 管；12、負極電解液出口管；12'、正極電解液出口管。
具體實施方式實施例1 如圖l-2所示，本實用新型所述的柱狀液流電池裝置，包括設置於裝置外層的絕 緣層1、筒形結構的負極2、正極6以及隔膜圈4，所述絕緣層1內層包裹一圈筒形結構的負 極2，該負極2與隔膜圈4外層之間填充為負極釩電解液腔3 ;所述隔膜圈4內側與裝置中 心正極6之間設置為正極釩電解液腔5，所述正極導線8與負極導線7各自分別對應中心正 極6與負極2連接；該電池裝置於正向輸入端分別開設正極電解液進口管9與負極電解液 進口管IO，其負向輸出端分別開設正極電解液出口管11與負極電解液出口管12。該裝置 能夠實現通過與正負極電解質溶液和溶液輸送系統組合，即可正常運行的獨立電池模塊； 採用柱狀液流電池模塊結構，正負電極板和正負極電解液室數目為N(N為正整數)；電池模 塊之間可通過串並聯實現電壓及功率的放大；隔膜、正負電極均採用筒形結構；電極與隔 膜之間可填充並可為碳氈、石墨氈、碳布或其它增大電極比表面積的導電材料。 以上本實用新型所述的柱狀液流電池裝置，工作時正極電解液由進口正極電解液 進口管9進入正極釩電解液腔5，再由正極電解液出口管11及其閥門流回；而負極電解液 由進口負極電解液進口管10進入正極釩電解液腔3，再由正極電解液出口管12及其閥門流 回；負極導線7與正極導線8與相應的極板連接並與負載連接或電源連接時，電解液從進口 流入、從出口流出兩個半電池組單元，通過外力實現循環供給，隔膜只允許氫離子通過，膜 兩側形成電位差，電解質溶液平行流過電極表面並發生電化學反應，通過電極板收集和傳 導電流。[0017] 實施例2 如圖3所示，本實用新型所述的柱狀液流電池裝置，包括設置於裝置外層的絕緣 層1、筒形結構的正極2'、負極6'以及隔膜圈4，所述絕緣層內層包裹一圈筒形結構的正 極2'，該正極2'與隔膜圈4外層之間填充為正極釩電解液腔3';所述隔膜圈4內側與 裝置中心負極6'之間設置為負極釩電解液腔5'，所述負極導線8'與正極導線7'各自 分別對應中心負極6'與正極2'連接；該電池裝置於正向輸入端分別開設正極電解液進 口管10'與負極電解液進口管9'，其負向輸出端分別開設正極電解液出口管ll'與負極 電解液出口管12'。工作時正極電解液由進口正極電解液進口管10'進入正極釩電解液 腔3'，再由正極電解液出口管11'及其閥門流回；而負極電解液由進口負極電解液進口 管9'進入負極釩電解液腔5'，再由負極電解液出口管12'及其閥門流回；負極導線8' 與正極導線7'與相應的極板連接並與負載或電源連接時，電解液從進口流入、從出口流出 兩個半電池組單元，通過外力實現循環供給，隔膜只允許氫離子通過，膜兩側形成電位差， 電解質溶液平行流過電極表面並發生電化學反應，通過電極板收集和傳導電流。
權利要求一種柱狀液流電池裝置，其特徵在於包括設置於裝置外層的絕緣層、筒形結構的負極、正極以及隔膜圈，所述負極與隔膜圈外層之間填充為負極釩電解液腔；所述隔膜圈內側與裝置中心正極之間設置為正極釩電解液腔。
2. 根據權利要求1所述的柱狀液流電池裝置，其特徵在於所述正極與隔膜圈外層之 間填充為正極釩電解液腔。
3. 根據權利要求2所述的柱狀液流電池裝置，其特徵在於所述隔膜圈內側與裝置中 心負極之間設置為負極釩電解液腔。
4. 根據權利要求1所述的柱狀液流電池裝置，其特徵在於該電池裝置於正向輸入端 分別開設正極電解液進口管與負極電解液進口管。
5. 根據權利要求1所述的柱狀液流電池裝置，其特徵在於該電池裝置於負向輸出端 分別開設正極電解液出口管與負極電解液出口管。
6. 根據權利要求1所述的柱狀液流電池裝置，其特徵在於所述隔膜圈與正負電極均 為筒形結構。
7. 根據權利要求1或6所述的柱狀液流電池裝置，其特徵在於正、負電極與隔膜之間 填充為碳氈、石墨氈、碳布或其它增大電極比表面積的導電材料。
8. 根據權利要求1所述的柱狀液流電池裝置，其特徵在於正負電極和正負極電解液 室數目為若干個。
專利摘要一種柱狀液流電池裝置，包括設置於裝置外層的絕緣層、筒形結構的負極、正極以及隔膜圈，所述絕緣層內層包裹一圈筒形結構的負極，該負極與隔膜圈外層之間填充為負極釩電解液腔；所述隔膜圈內側與裝置中心正極之間設置為正極釩電解液腔，所述正極導線與負極導線各自分別對應中心正極與負極連接。本實用新型能夠實現通過與正負極電解質溶液和溶液輸送系統組合，採用柱狀液流電池模塊結構；電池模塊之間可通過串並聯實現電壓及功率的放大；隔膜、正負電極均採用筒形結構；產品應用範圍廣，具有較大的可拓展空間。
文檔編號H01M10/36GK201549546SQ20092027079
公開日2010年8月11日 申請日期2009年11月26日 優先權日2009年11月26日
發明者孫愛玲, 張玉賢, 張群贊, 扈顯琦, 王保國, 陳東輝 申請人:承德萬利通實業集團有限公司;清華大學