[发明专利]一种氧化还原液流电池的电堆

说明书

本发明涉及氧化还原液流电池的电堆结构，由电堆下端板、下绝缘板、下集流板、1节单电池或2节以上由双极板间隔的单电池、上集流板、上绝缘板和电堆上端板依次叠合组装而成。其中单电池由正极密封垫、正极电极框、嵌入电极框中的正电极、离子传导膜、嵌入电极框中的负电极、负极电极框和负极密封垫组成。电堆中的单电池液路并联，位于下绝缘板和上绝缘板之间的单电池电路串联。通过设置假电池将容易造成电解液分配不均的端电池移到电路串联电池的外部，使得除假电池外的电解液分配更加均匀，从而减小浓差极化，提高电压一致性。另外假电池可以作为监控系统开路电压的SOC电池使用，省去了系统上额外增设SOC电池和管路。

技术领域

本发明涉及液流电池电堆结构，特别涉及液流电池电堆中的单电压均匀性。

背景技术

人类对于能源的极度苛求正促使能源革命的再次到来，可再生能源作为一种环境友好的能源类型逐渐成为能源结构中的主体，各个国家的能源升级计划中，都把高效利用可再生能源作为能源结构转型升级的重中之重。但是可再生能源并不像传统的火电一样，输出可以按照需求调节，其不连续、不稳定、不可控的特征要求必须要有配套的储能装置才能与电网紧密配合。储能装置可以根据电网不同时段的不同要求，灵活调度可再生能源，提高可再生能源的上网时间，增加效益。这就要求储能装置具有高响应、高可靠以及高的能量调度能力。在众多的储能技术中，化学储能以其灵活、可靠的特点成为众多储能方式中的首选。而液流电池更是以设计灵活、效率高、环境友好、生命周期内性价比高而成为最有前途的储能技术。

液流电池的电解液储存在电池的外部，使用时电解液经循环泵流入电池内部的电极，参与电化学反应后重新流回到电解液储罐中。商用液流电池均是由电堆构成系统模块，而电堆是由十几甚至几十节单电池通过双极板串联而成。电解液经过电堆中的电解液主管路流入各节电池，经常会出现各节电池之间电解液分配不均匀的现象，引起电压分布不均匀，降低电池性能和寿命。其中以电堆两端的端电池的不均匀性尤为明显。原因在于：1、两侧端电池与整个电堆的金属集流板相连，接触电阻较大，电流分布不均；2、端电池与端板相邻，同时也是电堆中电解液主管路的入口端或者末端，与其相配合的特殊的端板O型圈经常采用高压缩比的设计，装配压缩之后会挤占端电池的电解液进出口流道，造成流入的电解液减少，浓差极化增大。所以，在减小端电池与集流板接触电阻的同时，提高电解液在各节电池中的分配均匀性，才能真正的提高电堆的电压均匀性。

发明内容

为解决液流电池电堆中端电池电压过高，电压均匀性差的问题，本发明提供一种提高电解液在电堆中各电池之间均匀分配的电堆结构，极大地改善了电堆中由于电解液分配不均造成的电池浓差极化增大引起的单电压不均匀的现象，提高电堆的性能和寿命。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种氧化还原液流电池的电堆，由电堆下端板、下绝缘板、下集流板、1节单电池或2节以上由双极板间隔的单电池、上集流板、上绝缘板和电堆上端板依次叠合组装而成，上端板与下端板之间通过螺杆和螺母拉紧而施加装配压力；其中单电池由正极密封垫、正极电极框、嵌入电极框中的正电极、离子传导膜、嵌入电极框中的负电极、负极电极框和负极密封垫依次叠合组成。

在电堆下端板和下绝缘板之间设有绝缘板、1节单电池或2节以上由双极板或绝缘板间隔的单电池(作为假电池)，形成依次叠合的电堆下端板、绝缘板、单电池和下绝缘板结构；和/或，在电堆上端板和上绝缘板之间设有1节单电池或2节以上由双极板或绝缘板间隔的单电池(作为假电池)，形成依次叠合的电堆上端板、绝缘板、单电池和上绝缘板结构。

其中位于电堆中的单电池液路并联，电堆中位于下绝缘板和上绝缘板之间的单电池电路串联。

上述电堆中的下端板和下绝缘板之间的单电池中的离子交换膜可以用绝缘板更换；和/或，在电堆上端板和上绝缘板之间的单电池中的离子交换膜可以用绝缘板更换。