专利名称：钒液流电池一体化框板及其制备方法和用该框板制成的电堆的制作方法
技术领域：
本发明属于钒液流电池技术领域，具体涉及一种钒液流电池一体化框板及其制备方法，以及用该一体化框板制成的钒液流电池电堆。
背景技术：
目前，现有技术中的钒液流电池电堆都由多个电堆单元组成，而这些电堆单元包括导电电极板、框板、导流板和离子膜，其中，离子膜覆盖在框板表面，与框板不连接固定， 仅依靠各电堆单元之间的压力将离子膜贴合在所述框板表面，这样，长时间使用，离子膜容易发生褶皱、错位现象，就会出现导流孔被离子膜封堵住，电池的钒液流不能通畅导流，造成电池电堆的功率下降，电池性能不稳定，而且簿而脆的离子膜也会被损坏，影响密封效果，容易发生漏液和正负液串液现象，进一步造成电池电堆功率下降，甚至还可能造成电池损毁，无法工作。
发明内容为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种与离子膜一体化结合的钒液流电池框板及该一体化框板的制备方法。本发明还提供了一种用该一体化框板制成的钒液流电池电堆。本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为一种钒液流电池一体化框板，所述框板平面设有离子膜，所述离子膜与所述框板一体化连接固定；所述离子膜形状大小与所述框板平面一样。—种钒液流电池一体化框板的制备方法，包括步骤将所述离子膜制作成与所述框板平面形状大小一样；将所述离子膜与所述框板一体化连接；所述离子膜通过粘接、热熔、超声波固定方法与所述框板一体化连接固定。一种用钒液流电池一体化框板制成的电堆，包括至少两个钒液流电池电堆单元， 且各所述电堆单元相互叠加，所述钒液流电池电堆单元包括有导电电极板、第一框板、第二框板、第一导流板、第二导流板和离子膜；所述第一框板的上平面和所述第二框板的下平面均设有所述离子膜，并一体化连接固定；所述第一框板上的离子膜与所述第一导流板的上平面、所述导电电极板的上碳毡的上平面处于同一平面，所述第二框板上的离子膜与所述第二导流板的下平面、所述导电电极板的下碳毡的下平面处于同一平面；所述电堆单元的第二导流板与相邻另一所述电堆单元的第一导流板之间相互接合一起；所述第一导流板的导流孔与所述第二导流板的导流孔孔心相对；所述导电电极板设于所述第二框板和第二框板之间，且所述导电电极板设有的上碳毡和下碳毡分别设于所述第一框板和第二框板设有的通孔内，并且所述导电电极板的边长均小于所述第一框板和第二框板的边长，所述第一导流板和第二导流板分别设于所述第一框板的上平面和第二框板的下平面两侧设有的导流槽内；所述导流槽的形状大小分别与所述第一导流板和第二导流板相适配，而且所述第一导流板上设有的导流孔和所述第二导流板上设有的导流孔分别与所述导流槽底部设有的进液孔位置相对应及孔心相对。本发明的通过上述技术方案，直接将离子膜设于(覆盖)第一框板和第二框板上， 并一体化连接固定住，离子膜绝对平整，不褶皱，长时间使用能保证平整，不容易发生褶皱， 而且离子膜位置对准后牢牢固定住，完全避免发生错位的现象，即不会出现导流孔被离子膜封堵住，保证电池的钒液流通畅流入，电池性能稳定、有保障，而且簿而脆的离子膜也不易被损坏，密封效果更好，避免了漏液和正负液串液现象，性能更稳定。
图1是本发明所述钒液流电池电堆俯视图。图2是本发明所述钒液流电池电堆单元剖面结构示意图。图3是本发明所述钒液流电池电堆剖面结构示意图。
具体实施方式以下结合附图对本发明技术方案进行详细说明请参阅说明书附1-3。图中第一热熔线101、第二热熔线102、第三热熔线103、 第四热熔线104、第一五热熔线105、导电电极板106(上碳毡1061、下碳毡1062)、第一框板 107 (通孔1071、导流槽1072、进液孔1073)、第二框板108 (通孔1081、导流槽1082、进液孔 1083)、第一导流板109 (导流孔1091)、第二导流板110(导流孔1101)和离子膜111。如图1和图2中所示本发明所述钒液流电池电堆的电堆单元包括有导电电极板106、第一框板107、第二框板108、第一导流板109和第二导流板110。其中，导电电极板106设于第二框板107和第二框板108之间，且导电电极板106上下板面设有的上碳毡1061和下碳毡1062分别设于第一框板107中间设有的通孔1071和第二框板108中间设有的通孔1081内，并且导电电极板106的边长均小于第一框板107和第二框板108的边长，这样使得导电电极板106的面积小于第一框板107和第二框板108的面积，可以有效的减小导电电极板106的受力面积， 还可以使第一框板107和第二框板108更为有效的实现通过热熔线的连接固定，即能更好的对导电电极板106起到密封效果。第一框板107的上平面和第二框板108的下平面两侧 (即通孔1071和通孔1081两侧)均分别设有导流槽(1072、1082)，且导流槽(1072、1082) 的形状大小与第一导流板109和第二导流板110相适配，第一导流板109和第二导流板110 分别设于导流槽1072和导流槽1082内，而且第一导流板109上设有的导流孔1091和第二导流板110上设有的导流孔1101分别与导流槽(1072、1082)底部设有的进液孔(1073、 1083)位置相对应及孔心相对；第一框板107的上平面和第二框板108的下平面上还均设有离子膜111，离子膜111的形状大小与第一框板107的上平面、第二框板108的下平面一样，且通过粘接、热熔、超声波等固定方法与第一框板107、第二框板108 —体化连接，并且组装完成后，第一框板107上的离子膜111与第一导流板109的上平面、导电电极板106的上碳毡1061的上平面处于同一平面，第二框板108上的离子膜111与第二导流板110的下平面、导电电极板106的下碳毡1062的下平面处于同一平面。所述导电电极板106、第一框板107、第二框板108、第一导流板109、第二导流板110、离子膜111形成一体式结构的电堆单元。这样，本发明直接将离子膜111设于第一框板107的上平面和第二框板108的下平面上，并一体化连接固定住，离子膜111绝对平整，不褶皱，长时间使用也能保证平整，不容易发生褶皱，而且离子膜111位置对准后牢牢固定住，完全避免在组装过程中或者使用过程中发生错位的现象，即不会出现导流孔(1091、1101)被离子膜111封堵住，保证电池的钒液流通畅导流，电池性能稳定、有保障，而且簿而脆的离子膜也不易被损坏，密封效果更好， 避免了漏液和正负液串液现象，电池性能更稳定，使用寿命也会更长。制备上述一体化第一框板107和第二框板108的方法包括步骤A.将离子膜111 制作成与第一框板107的上平面或第二框板108的下平面形状大小一样；B.将离子膜111 分别与第一框板107的上平面和第二框板108的下平面一体化。其中，将离子膜111分别与第一框板107的上平面和第二框板108的下平面一体化的方法是粘接固定方法，即先在第一框板107的上平面、第二框板108的下平面，和/或者离子膜111涂敷上离子膜粘合剂，然后将离子膜111分别平整地铺覆在第一框板107的上平面、 第二框板108的下平面上，待粘合剂干掉即可。将离子膜111分别与第一框板107的上平面和第二框板108的下平面一体化的方法也可以是热熔固定方法，即先将离子膜111分别平整地铺覆在第一框板107的上平面、第二框板108的下平面上，然后分别通过热熔平压机对其进行热压，使他们相互牢牢地结合
在一起。将离子膜111分别与第一框板107的上平面和第二框板108的下平面一体化的方法还可以是超声波固定方法，即先将离子膜111分别平整地铺覆在第一框板107的上平面、 第二框板108的下平面上，然后通过超声波焊接机分别对离子膜111与第一框板107的上平面、离子膜111与第二框板108的下平面进行加压，使其表面相互摩擦，最终牢牢熔合一起。另外，导电电极板106的上板面和下板面分别设置有第一热熔线101，第一框板 107的下平面和第二框板108的上平面均设置有第二热熔线102和与第一热熔线101相对的位置设置有第四热熔线104，第一框板107的导流槽1072和第二框板108的导流槽1082 均内设置有第三热熔线103，第一导流板109的下平面和第二导流板110的上平面上均设置有与第三热熔线103相对的第五热熔线105 ；热熔后，第一热熔线101与第四热熔线104 连接，第一框板107上设置的第二热熔线102与第二框板108上设置的第二热熔线102连接，第五热熔线105与第三热熔线103连接；也就是说，导电电极板106与第一框板107和第二框板108通过热熔线连接固定，第一框板107与第一导流板109通过热熔线连接固定， 第二框板108与第二导流板110通过热熔线连接固定，在导电电极板106上、下设置的第一框板107和第二框板108通过热熔线连接固定。所述第一热熔线101设置在导电电极板106上、下板面的周边，在导电电极板106 上、下板面的周边形成一首尾相结的热熔线圈；所述第二热熔线102分别设置在第一框板107下平面周边和第二框板108上平面周边，并在第一框板107的下平面和第二框板108的上平面的周边形成一首尾相结的热熔线圈；所述第三热熔线103设置在第一导流槽1072内第一进液孔1073的周边和第二导流槽1082内第二导流孔1083的周边，分别形成一首尾相结的热熔线圈；所述第四热熔线104分别设置在第一框板107的下平面与第一热熔线101相对的位置和第二框板108上平面与第一热熔线101相对的位置，第四热熔线104为一首尾相结的热熔线圈，并被第二热熔线102环绕；所述第五热熔线105设置在第一导流板109下平面导流孔1091和第二导流板110 上平面导流孔1101的周边，并与第三热熔线103位置相对形成一首尾相结的热熔线圈。本发明钒液流电池电堆密封方法工艺简单，通过该密封方法获得的电堆单元和钒液流电池电堆密封效果好，稳定性高，长时间使用不会出现钒液流电池内正负液的串液现象，大大提高了钒液流电池的正常工作时间。在本发明的优选技术方案中，所述第一热熔线101形成一方形的热熔线圈；所述第二热熔线102形成一方形的热熔线圈；所述第三热熔线103形成一圆形的热熔线圈；所述第四热熔线104形成一方形的热熔线圈；所述第五热熔线105形成一圆形的热熔线圈，在使所述各线圈热熔固定时，可以通过热熔平压机，将热熔线进行热压使热熔线相互融固连接在一起，起到密封的效果。如图3中所示本发明还提供了一种运用上述钒液流电池电堆单元制成的钒液流电池电堆，所述钒液流电池电堆包括至少两个钒液流电池电堆单元，且各电堆单元相互叠加，所述钒液流电池电堆单元包括导电电极板106、第一框板107、第二框板108、第一导流板109、第二导流板110和离子膜111 ；其中，导电电极板106的边长小于第一框板107和第二框板108的边长，导电电极板106与第一框板106和第二框板108之间、第一框板107与第二框板108 之间、第一框板107与第一导流板109之间、第二框板108与第二导流板110之间均通过热熔线连接固定。而且，所述钒液流电池电堆单元的第二导流板110与相邻另一所述电堆单元的第一导流板109之间相互接合一起，密封效果好，不易发生漏液、串液，他们设有的导流孔1091与导流孔1101孔心相对，钒液流通畅流入，电池性能稳定。在图3中由于空间有限，只画了四组钒液流电池电堆单元，实践中可以根据需要将多块钒液流电池电堆单元相互叠加。叠加成型后的所述钒液流电池电堆俯视图可以参阅图1，为了方便观察所述钒液流电池电堆俯视图结构，图1中已经将所述离子膜111去除。以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种钒液流电池一体化框板，其特征在于所述框板表面设有离子膜，所述离子膜与所述框板表面一体化连接固定。
2.根据权利要求1所述钒液流电池一体化框板，其特征在于所述离子膜形状大小与所述框板平面一样。
3.—种如权利要求1或2所述钒液流电池一体化框板的制备方法，包括有以下步骤 将所述离子膜制作成与所述框板平面形状大小一样；将所述离子膜与所述框板一体化固定连接。
4.根据权利要求3所述钒液流电池一体化框板的制备方法，其特征在于所述离子膜通过粘接、热熔、超声波固定方法与所述框板一体化连接固定。
5.一种用权利要求1或2所述钒液流电池一体化框板制成的电堆，其特征在于所述电堆包括至少两个钒液流电池电堆单元，且各所述电堆单元相互叠加，所述钒液流电池电堆单元包括有导电电极板(106)、第一框板(107)、第二框板(108)、第一导流板(109)、第二导流板(110)和离子膜(111)，所述第一框板(107)的上平面和所述第二框板(108)的下平面均设有所述离子膜(111)，并一体化连接固定。
6.根据权利要求5所述钒液流电池一体化框板制成的电堆，其特征在于所述第一框板(107)上的离子膜(111)与所述第一导流板(109)的上平面、所述导电电极板(106)的上碳毡(1061)的上平面处于同一平面，所述第二框板(108)上的离子膜(111)与所述第二导流板(110)的下平面、所述导电电极板(106)的下碳毡(1062)的下平面处于同一平面。
7.根据权利要求5所述钒液流电池一体化框板制成的电堆，其特征在于所述电堆单元的第二导流板(110)与相邻另一所述电堆单元的第一导流板(109)之间相互接合一起。
8.根据权利要求7所述钒液流电池一体化框板制成的电堆，其特征在于所述第一导流板(109)的导流孔(1091)与所述第二导流板(110)的导流孔(1101)孔心相对。
9.根据权利要求5所述钒液流电池一体化框板制成的电堆，其特征在于所述导电电极板(106)设于所述第二框板(107)和第二框板(108)之间，且所述导电电极板(106)设有的上碳毡(1061)和下碳毡(1062)分别设于所述第一框板(107)和第二框板(108)设有的通孔(1071、1081)内，并且所述导电电极板(106)的边长均小于所述第一框板(107)和第二框板(108)的边长，所述第一导流板(109)和第二导流板(110)分别设于所述第一框板(107)的上平面和第二框板(108)的下平面两侧设有的导流槽(1072、1082)内。
10.根据权利要求9所述钒液流电池一体化框板制成的电堆，其特征在于所述导流槽 (1072,1082)的形状大小分别与所述第一导流板(109)和第二导流板(110)相适配，而且所述第一导流板(109)上设有的导流孔(1091)和所述第二导流板(110)上设有的导流孔 (1101)分别与所述导流槽(1072、1082)底部设有的进液孔(1073、1083)位置相对应及孔心相对。
全文摘要
本发明涉及一种钒液流电池一体化框板，所述框板表面设有形状大小与其一样的离子膜，离子膜通过热熔、粘接、超声波等方法与框板一体化连接。采用该一体化框板制成的电堆包括多个钒液流电池电堆单元，所述电堆单元包括导电电极板、第一框板、第二框板、第一导流板、第二导流板和离子膜；所述第一框板和第二框板均一体化连接离子膜。直接将离子膜覆盖第一框板和第二框板上，并一体化连接固定住，离子膜绝对平整，不褶皱，长时间使用能保证平整，不容易发生褶皱，而且离子膜位置对准后牢牢固定住，不会发生错位的现象，导流孔不会被封堵住，保证钒液流通畅流入，电池性能稳定、有保障，而且薄而脆的离子膜也不易被损坏，不漏液、不串液，性能更稳定。
文档编号H01M8/24GK102324535SQ201110266829
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者郑东冬 申请人:深圳市金钒能源科技有限公司