一种全钒液流电池用电极框的制作方法

本实用新型涉及电池技术领域，特别是一种全钒液流电池用电极框。

背景技术：

全钒液流电池常温常压运行，安全可靠，即使正负极电解液发生互混，也不会发生爆炸和燃烧；循环寿命长，可深度充放电，充放电特性良好，响应速度快，能量效率高；钒离子的电化学可逆性高，电化学极化小，适合大电流快速充放电；功率和容量分别由电芯和电解液的数量决定，因此功率和容量可独立设计，设计灵活；环境友好，电解液可循环使用和再生利用。全钒液流电池主要通过电极框将电极、双极板、离子交换膜等部件组装成电堆。电极框是电极材料、双极板材料的载体，还为电解液提供流道，从而成为电化学反应的载体，因此电极框的结构设计对电堆性能和运行起至关重要的作用。优秀的电极框结构设计不但能够减小电堆的体积，还能提高电解液在电极的分布均匀性，从而提高电池反应效率，减少原材料的浪费，降低电堆的成本，有利于产业化。

目前全钒液流电池体积较大，电解液的分布容易不均匀，影响电池系统性能；一些电极框设计需要的离子交换膜和双极板材料偏多，增加了生产成本；以及加工组装时需要对离子交换膜和双极板进行打孔操作增加了电池生产操作工序，不利于电池系统的产业化。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种全钒液流电池用电极框，结构简单，可提高电解液的分布均匀性，提高电池反应效率和能量效率；采用分割式密封的设计可减少漏电流、电堆厚度、以及原材料使用数量，简化生产工序，降低生产成本。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现：一种全钒液流电池用电极框，包括电极框主体，电极框主体中间设置有为放置电极的电极腔，所述电极框主体四角分别设有正极进液口、正极出液口、负极进液口和负极出液口，所述正极进液口和正极出液口呈对角关系，负极进液口和负极出液口呈对角关系，所述正极进液口依次连接有位于电极框主体正面的正极进液主流道、正极进液第一分流道以及正极进液夹层流道，正极出液口依次连接有位于电极框主体正面的正极出液主流道、正极出液第一分流道以及正极出液夹层流道，所述电极框主体反面设有离子交换膜，所述正极进液口、正极出液口、电极腔以及离子交换膜四周边缘处均设有密封槽，所述密封槽处设有密封条，所述离子交换膜四周通过密封条固定。

本实用新型进一步：所述正极进液口和正极出液口四周边缘的密封条的范围不超过电极框主体的中心线。

本实用新型进一步：所述离子交换膜的四边均超出密封条，但不覆盖正极进液口、正极出液口、负极进液口和负极出液口。由于密封条形状规则且和进出液口有一定的间距，离子交换膜不需要进行打孔，从而减少材料浪费、减少组装工序、降低组装困难，通过密封条与密封槽将离子交换膜固定。

本实用新型进一步：所述正极进液夹层流道和正极出液夹层流道结构相同，且均设有第二分流道，所述第二分流道槽深度大于正极进液第一分流道或正极出液第一分流道的槽深度。相互之间的槽深度有一定落差。

本实用新型进一步：电极框主体厚度为2-15mm。

本实用新型进一步：所述正极进液第一分流道、正极出液第一分流道按均匀间隔分割有小流道，提高电解液的分布均匀性。

本实用新型具有有益效果为：

该电极框主体外形为矩形薄板，所述电极框主体四角分别设有正极进液口、正极出液口、负极进液口和负极出液口，无论正极的进液口还是出液口均连接有正极进/出液主流道、正极进/出液分流道以及正极进/出液夹层流道，电解液通过分流道后能均匀分布在电极上。

所述正极进液口、正极出液口、电极腔以及离子交换膜四周边缘处均设有密封槽，所述密封槽处设有密封条，电极框主体用密封条对各处进行密封，并采用分割式密封的方式，电解液在流入电极之前的流道上不会接触离子交换膜，从而大大减少离子交换膜上的漏电流。

由于密封条形状规则且和进出液口有一定的间距，离子交换膜不需要进行打孔，从而减少材料浪费、减少组装工序、降低组装困难，通过密封条与密封槽连接将离子交换膜固定。

本实用新型具有结构简单，提高电解液的分布均匀性，提高电池反应效率和能量效率，采用分割式密封的设计减少漏电流和电堆厚度、降低组装难度、降低电堆成本。

附图说明

图1为本实用新型电极框主体的正面结构示意图；

图2为本实用新型中局部示意图；

图3为本实用新型电极框主体的反面结构示意图；

图4为本实用新型中第二分流道在电极框主体上的截面示意图；

图5为本实用新型中第二分流道结构示意图。

附图标记：1、电极腔；2、离子交换膜；3、密封条；5、第二分流道；11、正极进液口；12、正极出液口；13、负极进液口；14、负极出液口；21、正极进液主流道；22、正极进液第一分流道；23、正极进液夹层流道；24、正极出液主流道，25、正极出液第一分流道，26、正极出液夹层流道。

具体实施方式

结合附图，对本实用新型较佳实施例做进一步详细说明。

如图1-4所述一种全钒液流电池用电极框，包括电极框主体，形状为矩形薄板，电极框主体厚度为7mm，电极框主体中间设置有为放置电极的电极腔1，所述电极框主体四角分别设有正极进液口11、正极出液口12、负极进液口13 和负极出液口14，所述正极进液口11和正极出液口12呈对角关系，负极进液口13和负极出液口14呈对角关系，所述正极进液口11依次连接有位于电极框主体正面的正极进液主流道21、正极进液第一分流道22以及正极进液夹层流道 23，正极出液口12依次连接有位于电极框主体正面的正极出液主流道24、正极出液第一分流道25以及正极出液夹层流道26。所述正极进液第一分流道22、正极出液第一分流道25按均匀间隔分割有小流道，提高电解液的分布均匀性，提高电池反应效率和能量效率。所述正极进液夹层流道23和正极出液夹层流道 26结构相同，且均设有第二分流道5，所述第二分流道5槽深度大于正极进液第一分流道22或正极出液第一分流道25的槽深度，相互之间的槽深度有一定落差。

所述电极框主体反面设有离子交换膜2，所述正极进液口11、正极出液口 12、电极腔1以及离子交换膜2四周边缘处均设有密封槽，所述密封槽处设有密封条3，密封条3放置在预先开好的密封槽中，所述离子交换膜2四周通过密封条3固定。所述正极进液口11和正极出液口12四周边缘的密封条3的范围不超过电极框主体的中心线。所述离子交换膜2的四边均超出密封条3，但不覆盖正极进液口11、正极出液口12、负极进液口13和负极出液口14。由于密封条3形状规则且和进出液口有一定的间距，离子交换膜2不需要进行打孔，从而减少材料浪费、减少组装工序、降低组装困难，通过密封条3与密封槽连接将离子交换膜2固定，而密封条3对离子交换膜2下覆盖的电解液流经区域进行密封

电极框主体有两个，为正极电极框主体和负极电极框主体，两者结构设计完全一致，本实施列中描述了正极电极框主体上的具体结构，正极电极框主体和负极电极框主体所有进/出液口对齐，且两块电极框主体放置离子交换膜2的一侧位于组装件的内侧。实际工作时，电解液通过正极进液口11进入，然后依次流向正极进液主流道21、正极进液第一分流道22、正极进液夹层流道23以及第二分流道5，通过第二分流道5均匀分配至电极腔1内，而经过电极腔1反应后，又依次经过第二分流道5、正极出液夹层流道26、正极出液第一分流道 25、正极出液主流道24，最后从正极出液口12流出；负极进液口13和负极出液口14电解液的流入、流出和以上顺序相同。电解液通过分流道后能均匀分布在电极上，减小电化学极化，提高反应效率，所述正极进液口11、正极出液口 12、电极腔1以及离子交换膜2四周边缘处均设有密封槽，所述密封槽处设有密封条3，电极框主体用密封条3对各处进行密封，并采用分割式密封的方式，电解液在流入电极之前的流道上不会接触离子交换膜2，从而大大减少离子交换膜2上的漏电流。

由于密封条3形状规则且和进出液口有一定的间距，离子交换膜2不需要进行打孔，从而减少材料浪费、降低组装困难，通过密封条3与密封槽连接将离子交换膜2固定。本实用新型具有结构简单，提高电解液的分布均匀性，提高电池反应效率和能量效率，采用分割式密封的设计减少漏电流、电堆厚度；减少组装工序、降低组装难度、降低电堆成本。

上述实施例仅用于解释说明本实用新型的发明构思，而非对本实用新型权利保护的限定，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应落入本实用新型的保护范围。