一种全钒液流电池一体化端板结构及其组成的电堆制造技术

本发明专利技术属于全钒液流电池技术领域，公开了一种全钒液流电池一体化端板结构及其组成的电堆，在一体化端板内部设置有金属加强材料，金属加强材料的厚度为10mm～20mm，保证金属加强材料内嵌于原有PE、PVC等绝缘耐腐材料中间，不外露出一体化端板表面，使用PE、PVC等材料作为一体化端板的外部整体包胶材料，保证端板的绝缘及耐腐组成的电堆，取消进液板部件，减少了电堆组装部件，简化了装堆工艺，一体化端板的重量占电堆总重的5％～10％，大幅度降低了电堆重量，为电堆和系统的设计提供了更宽的窗口。口。口。

【技术实现步骤摘要】
一种全钒液流电池一体化端板结构及其组成的电堆


[0001]本专利技术涉及全钒液流电池
，特别是一种全钒液流电池一体化端板结构及其组成的电堆。

技术介绍

[0002]当今社会，随着生活水平的提高，各种电子器件产品如手机、电脑、电视、电动汽车等高端设备不断发展，极大的丰富了广大用户的生活。这些高科技产品的发展，对高品位能源(主要是电能)的需求日益强烈。
[0003]同时，煤炭、石油、天然气等能源的日渐减少以及使用时引起的环境污染，使研究和发展大规模可再生能源成为首选。由于可再生能源(如风能、太阳能、潮汐能等)发电具有不稳定和不连续的特点，需要配套的储能系统进行平衡才能保证其连续平稳的使用。
[0004]储能电池是储能系统的心脏。在己有的储能电池中，液流电池由于具有安全性好、功率大、使用寿命长、清洁环保等优点，是实现大规模储能方案的最佳选择。
[0005]在全钒液流电池电堆部件中，用于紧固堆叠式电堆的部件叫做端板，因为堆叠式电堆每节之间通常设有密封结构，所以为保证密封的可靠性，上述的紧固力量通常较大，为50000N～300000N。所以端板通常要选用强度较高的材料，比如球墨铸铁、合金铝、不锈钢等。
[0006]在全钒液流电池电堆部件中，用于给堆叠式电池提供电解液的部件叫做进液板。因为进液板与电解液直接接触，要保证电池的安全稳定运行，通常要选择绝缘性好、耐腐蚀性好的材料，比如PVC、PP、PE等材料。
[0007]一节堆叠式电堆的结构为：端板、进液板、集流板、双极板、电极、隔膜、电极、双极板、集流板、进液板、端板。多节堆叠式电堆的结构相应增加双极板、电极、隔膜、电极、双极板的组合即可。进液板将电堆的端板和集流板隔开，保证了电堆端板的绝缘要求。
[0008]专利CN107579271B设计了一种电池端板、液流电池电堆及其装配方法。液流电池端板包括具有悬挂槽的端板本体，悬挂槽从端板本体的侧面向内部延伸并贯穿于端板本体的整个厚度方向。液流电池电堆包括如上所述的两个液流电池端板、依次压设于两个液流电池端板之间的多个电池单体以及悬挂梁，每一电池单体具有设有定位槽的集流板。悬挂梁卡设于第一悬挂槽、多个电池单体的定位槽和第二悬挂槽。目的是：电堆进行横向安装，所占用的空间较小，且安装难度较低，安全性高，同时，可大大简化电堆装配及维护过程。
[0009]专利CN209691852U设计了一种全钒液流电池电堆端板密封装置，涉及全钒液流电池
，其包括端板主体，端板主体的左右两侧面均设置有密封条，端板主体的下表面设置有垫片，端板主体位于放置槽内，放置槽开设在安装框上表面。该全钒液流电池电堆端板密封装置，通过设置端板主体、顶板、密封条、垫片和密封垫之间的相互配合，可以直接向下推动顶板向下移动，此时密封条会对移动至放置槽中，倾斜设置的放置槽会对密封条进行挤压，保证密封条与放置槽之间的紧密接触，同时尺寸配合的垫片会挤压密封垫，使密封垫出现变形的同时会使垫片与密封条之间紧密连接，从而可以保证端板主体与放置槽之间
的密封性更好。缺点是端板设计过于复杂，因端板为金属材质，需要格外加装绝缘板用以绝缘。
[0010]专利CN206893720U设计了一种液流电池堆的端板组件，包括PVC板以及内侧面贴靠于PVC板一侧表面的矩形合金铜板；PVC板的表面设有用于安装合金铜板的矩形安装槽；合金铜板还延伸有延伸条，该延伸条凸出于PVC板侧边；目的是：合金铜板可与PVC板可靠连接，且绝缘导热条可与外部散热器件连接，可对端板进行散热降温。缺点是PVC板的强度低，装堆后形变很大，如果不加装高强度金属端板，容易造成电堆密封不严，漏液。
[0011]专利CN207009563U设计了一种液流电池堆的端板结构，包括绝缘导热板以及内侧面贴靠于绝缘导热板一侧表面的导电合金板；绝缘导热板的表面设有用于安装导电合金板的安装槽，导电合金板置于安装槽内；导电合金板还延伸有延伸条，该延伸条凸出于绝缘导热板侧边；绝缘导热板的表面还设有供延伸条通行的通槽；绝缘导热板的侧边设有：用于输入冷却液的输入接头，以及用于输出冷却液的输出接头；绝缘导热板内部设有两端分别连通输入接头、输出接头的蛇形换热通道；绝缘导热板还设有若干安装孔，各安装孔位于导电合金板的外围。目的是：结构合理，导电合金板可与绝缘导热板可靠连接，且可通过冷却液对端板进行冷却降温。
[0012]在现有全钒液流电池电堆的进液板与端板的结构中，存在以下的缺陷和问题：
[0013]1、因为端板有较高的强度要求，所以端板选用的铸铁、合金铝、不锈钢等材料重量大，占电堆整体重量的20％～40％。一定程度上限制了电堆和电池的设计。
[0014]2、因为电堆端板有绝缘要求，所以需要单独设置绝缘材料的进液板，将电堆端板和集流板隔开，保证电堆端板不带电，电堆可靠稳定运行；但是一台电堆需要两张端板和至少两张进液板，所以电堆非反应区的厚度较厚，占电堆总厚度的20％～30％，一定程度上限制了电堆和电池系统的设计。
[0015]3、电堆一旦故障，出现电解液渗出电堆外面的情况，电堆端板很容易与渗出的电解液接触，造成端板带电，危及系统和人员安全。因为电解液通常是硫酸或盐酸的钒溶液，这种酸性溶液还会造成电堆端板材料的腐蚀。

技术实现思路

[0016]为了解决上述问题，本专利技术设计了一种一体化端板结构，将进液板与端板设计为一体式，用于全钒液流电池具体实施方案如下：
[0017]一种全钒液流电池一体化端板结构，在一体化端板内部设置有金属加强材料本体，金属加强材料本体的厚度为10mm～20mm，通过整体包胶工艺保证金属加强材料本体内嵌于包胶材料本体中间，不外露出一体化端板表面，使用PE、PVC等材料作为一体化端板外部的整体包胶材料，保证一体化端板的绝缘及耐腐。
[0018]进一步的，所述金属加强材料本体可以留有均匀排布的金属加强材料的结构孔。
[0019]进一步的，所述金属加强材料的结构孔可以为圆形或长方形或近似椭圆的形状等。
[0020]进一步的，所述金属加强材料本体的材料为铸铁、合金铝等。
[0021]进一步的，所述整体包胶工艺为：首先加工内部的金属加强材料，然后将加工好的金属加强材料本体放置于端板模具中，使用注塑成型的方式，将PE、PVC等绝缘耐腐材料注
入端板模具中，将金属加强材料本体完全包裹，冷却后脱模，得到一体化端板。
[0022]进一步的，所述一体化端板的厚度为25mm～50mm。
[0023]进一步的，使用一体化端板后，两张一体化端板厚度占电堆总厚度的5％～10％。
[0024]进一步的，所述一体化端板的重量占电堆总重量的5％～10％。
[0025]一种全钒液流电池一体化端板结构组成的电堆，省略进液板，在金属加强材料本体上开设2
‑
8个金属加强材料的电堆进液口，在包胶材料本体上开设2
‑
8个包胶材料的电堆进液口，使电解液可以通过一体化端板进入到电堆内部，一体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全钒液流电池一体化端板结构，其特征在于，在一体化端板内部设置有厚度为10mm～20mm的金属加强材料本体(5)，通过整体包胶工艺使金属加强材料本体(5)内嵌于包胶材料本体(6)中间且不外露出一体化端板表面。2.如权利要求1所述的一种全钒液流电池一体化端板结构，其特征在于，所述金属加强材料留有均匀排布的金属加强材料的结构孔(4)。3.如权利要求1所述的一种全钒液流电池一体化端板结构，其特征在于，所述金属加强材料的结构孔(4)可以为圆形或长方形或近似椭圆的形状。4.如权利要求1所述的一种全钒液流电池一体化端板结构，其特征在于，所述金属加强材料本体(5)的材料为铸铁或合金铝。5.如权利要求1所述的一种全钒液流电池一体化端板结构，其特征在于，所述包胶材料本体(6)的材料为PE或PVC。6.如权利要求1所述的一种全钒液流电池一体化端板结构，其特征在于，所述整体包胶工艺为：首先加工内部的金属加强材料，然后将加工好的金属加强材料本...

【专利技术属性】
技术研发人员：江杉，王世宇，王紫雪，徐广民，陈放，杨振坤，孙丹，
申请(专利权)人：大连融科储能技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：