[发明专利]液流电池用电极框公共流道密封结构及密封方法

说明书

液流电池公共流道密封结构及其密封方法，包括正极电极框、负极电极框和双极板，所述正极电极框、负极电极框和双极板分别具有位置相适应的电解液公共流道通孔；正极电极框和负极电极框设置有流道；正极电极框和负极电极框的电解液公共流道通孔包括孔Ⅰ和孔Ⅱ；孔Ⅰ与所述流道相连接；孔Ⅱ未连接流道；第一密封件沿所述双极板的电解液公共流道通孔的孔壁表面固定或者第一密封件环绕所述孔Ⅰ的圆周、固定在孔Ⅰ所在的电极框上；孔Ⅱ所在的电极框上设有用第二密封件，包括密封槽和密封体。本发明可实现正负电极框公共流道处通孔的电解液的隔离密封；电池电堆装配过程中定位双极板的同时，实现双极板在公共流道处通孔与电解液的隔离，防止腐蚀。

技术领域

本发明涉及液流电池用电极框公共流道密封结构及其密封方法，属于电化学技术领域。

背景技术

现代经济社会发展对传统能源的日益增长的需求，使得传统能源供给不足的问题日益突出，人们不得不寻找风能和太阳能等可再生能源。近年来以风能和太阳能为代表的新能源已经占据了能源供给的一席之地，随着需求增加，新能源的比例仍然在不断增大，但其受天气影响而造成发电间歇性的缺陷仍然存在，已经成为阻碍其发展的瓶颈。而液流电池由于其具备的巨大储能优势，受到越来越多的关注，且不断有MW级示范项目及产业化的报道出现。大规模液流储能技术的发展为新能源的缺陷提供了很好的补充，配套大规模液流电池储能装置可以保证风能和太阳能等新能源的平稳输出，实现对电网的削峰填谷。

电堆是液流电池的核心部件，其性能的好坏直接决定了整个系统的性能和成本。通过将离子传导膜、电极框、双极板和密封等关键材料以压滤机的方式将电堆组装。其中，双极板的两侧为电极框，电极框为中空结构，内部分别设有正负电极，正负电极之间设有离子传导膜，两侧的电极框框体设有用于电解液流通的流道。双极板起到隔离正负极电解液的作用，为了实现电解液的连续输送，双极板边部设有电解液公共流道通孔。一直以来，该电解液公共流道通孔处通常是通孔横截面与电解液直接接触的位置，电堆长期运行后，由于漏电电流和酸性电解液腐蚀，非常容易导致公共流道通孔横截面处的双极板极产生腐蚀，导致该处结构发生裂纹、凹陷、坑点等现象，进而破坏双极板。双极板公共流道通孔处的破坏将导致电解液发生渗漏或正负极电解液互混现象，从而造成电池性能降低，寿命缩短。

发明内容

本发明提出了一种电极框与双极板之间非密封垫密封方式的电池结构，可有效的实现公共流道的正负极电解液的隔离密封、双极板的隔离防腐蚀保护以及双极板的定位装配。

液流电池用电极框公共流道密封结构，所述液流电池包括正极电极框、负极电极框和双极板，所述正极电极框、负极电极框和双极板分别具有位置相适应的电解液公共流道通孔；正极电极框和负极电极框分别设置有流道；所述正极电极框和负极电极框的电解液公共流道通孔包括孔Ⅰ和孔Ⅱ；所述孔Ⅰ与所述流道相连接；所述孔Ⅱ未连接流道，即正极电极框和负极电极框都同时具有与流道连接的孔Ⅰ和未连接流道的孔Ⅱ；设有第一密封件；设有环状的第一密封件；所述第一密封件沿所述双极板的电解液公共流道通孔的孔壁表面固定或者第一密封件环绕所述孔Ⅰ的圆周、固定在孔Ⅰ所在的电极框上；所述第一密封件的内径不大于所述孔Ⅰ的孔径；外径不小于所述孔Ⅰ的孔径；本发明所述结合可以为粘结、焊接或一体成型。此处的第一密封件在实现电极框孔Ⅰ处电解液隔离、密封的同时，还可定位双极板，并解决了双极板的电解液公共流道通孔与电解液直接接触的问题，从而可避免双极板的电解液公共流道通孔横截面的腐蚀。

进一步地，所述双极板的电解液公共流道通孔的孔径不小于孔Ⅰ的孔径，优选双极板的电解液公共流道通孔的孔径大于孔Ⅰ的孔径。

进一步地，所述第一密封件的外径等于所述双极板的电解液公共流道通孔的孔径。

进一步地，所述第一密封件的厚度不小于所述双极板的厚度，优选第一密封件的厚度等于所述双极板的厚度。

优选所述正极电极框、负极电极框、第一密封件的材质选自PVC、PP、增强PP或聚四氟乙烯等耐腐蚀材料。