一种锌溴单液流电池的制作方法

本实用新型涉及液流电池储能技术领域，特别涉及一种锌溴单液流电池领域。

背景技术：

锌溴单液流电池是一种高效率、长使用寿命的液流电池储能技术，具有较高的能量密度，装置简单易操纵，正极活性物质封闭在电堆内部，不仅可以减少循环泵和储液桶的使用，降低电堆成本，还可有效杜绝溴的污染。其主要应用于电网调峰、风能和太阳能等可再生能源发电等领域。现有锌溴单液流电池在电极框与双极板、电极框与隔膜之间是通过密封垫来密封，其具有以下缺点：由于锌溴单液流电池隔膜的特性，在锌溴液流电池运行时，电解液会通过隔膜横向向电堆外部渗透，电解液在电堆外部会导致各节电池短接，存在安全隐患。除此之外，密封垫的使用将大大的提升了锌溴液流电池的成本。

技术实现要素：

本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种锌溴单液流电池。电极框材料选用聚氯乙烯，易于加工。在每一节的阴极电极框和阳极电极框表面上设有凹槽，分别放置隔膜和双极板，由于隔膜和双极板都放置在凹槽内，因此无需使用密封垫密封，并且还可以有效的抑制电解液通过隔膜向电堆外部渗透。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种锌溴单液流电池，包括2个以上的从下至上顺序层叠的单电池，单电池包括阴极电极框、多孔阴极、隔膜、阳极电极框、多孔阳极，相邻单电池之间设有双极板，

所述阴极电极框为一平板，于平板上表面中部设置有一凹槽，于凹槽底面中部设置有一个镂空的、用于容置多孔阴极的通孔，隔膜置于凹槽内，隔膜的下表面四周边缘与凹槽底面四周边缘相贴接；

所述阳极电极框为一平板，于平板上表面中部设置有一凹槽，于凹槽底面中部设置有一个镂空的、用于容置多孔阳极的通孔，双极板置于凹槽内，双极板的下表面四周边缘与凹槽底面四周边缘相贴接；

所述隔膜为多孔隔膜，膜厚200-1200微米。

于阴极电极框凹槽所在一侧的电极框表面上方和下方分别设有阴极电解液出口流道和阴极电解液进口流道；于阳极电极框远离凹槽所在一侧的电极框表面上方和下方分别设有阳极电解液出口流道和阳极电解液进口流道。

于阴极和阳极电极框四周边缘分别设置12-18个通孔，作为固定电堆的螺栓孔。

电解液进口流道和电解液出口流道上均设有盖片，防止隔膜压紧时堵塞流道以及双极板压紧时破碎。

在电池装配时，阴极电极框与阳极电极框依次交替放置，阴极电极框和阳极电极框带有电解液进口和出口流道的一侧相对放置。

所述阴极电极框上凹槽的深度小于装配前隔膜厚度；所述阳极电极框上凹槽的深度小于装配前双极板厚度；

电池装配后，所述阴极电极框上凹槽的深度等于隔膜厚度；所述阳极电极框上凹槽的深度等于于双极板厚度。

本实用新型采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

隔膜放置在阴极电极框凹槽内，完全密封在电堆内部，可有效防止电解液通过隔膜切面向外部渗漏，杜绝了由于电解液导通各节造成电池短路的安全隐患。同时，由于隔膜和双极板都密封在电堆内部，在电极框和隔膜以及电极框和双极板之间无需再使用密封垫进行密封，简化了电堆的部件，降低了电堆的成本。电池结构省略了密封垫，使其厚度减薄。电池极化降低，电池内阻减小，显著提高功率密度。

附图说明

图1本发明电极框结构，1-阴极电极框，2-阳极电极框，

图2本发明电池装配示意图，1-阴极电极框，2-阳极电极框，3-电极，4-双极板，5-膜

图3常规锌溴单液流电池装配示意图

1-阴极电极框，2-阳极电极框，3-电极，4-双极板，5-膜，6-密封垫

具体实施方式

实施例

本实用新型提供的锌溴单液流电池密封设计结构如图1所示。电堆装配示意图如图2所示。在电极框中部，设置一镂空的通孔，用于放置多孔电极。于阴极电极框表面，设有一凹槽，用于放置隔膜。于阴极电极框凹槽表面上，于矩形通孔的上下两侧分别设有阴极电解液出口流道及阴极电解液进口流道。于阳极电极框表面，设有一凹槽，用于放置双极板。于阳极电极框远离凹槽的表面，于通孔的上下两侧分别设有阳极电解液出口流道及阳极电解液进口流道。在装配时，将多孔电极放置于阴极电极框和阳极电极框中部通孔内，为保证压缩比，多孔电极的厚度要略高于阴极电极框和阳极电极框的厚度，于阴极电极框凹槽内放置隔膜，膜厚900微米，阴极电极框凹槽深度为800微米，于阳极电极框凹槽内放置双极板，双极板厚度1mm,阳极电极框凹槽深度1mm，使隔膜和双极板与多孔电极接触；阴极电极框和阳极电极框依次交替放置，阴极电极框和阳极电极框带有流道的一侧相对放置。电池装配后在40mA/cm2下运行300个循环，电池电压效率89％。

对比例

常规的锌溴单液流电池结构，电池由两节单电池串联而成，单电池按顺序依次层叠而成，正极集流板、密封垫、正极液流框、密封垫、正极、膜、负极、密封垫、负极液流框、负极集流板，电池装配后在40mA/cm2下运行300个循环，电池电压效率85％。

由于隔膜和双极板都密封在电堆内部，在电极框和隔膜以及电极框和双极板之间无需再使用密封垫进行密封，电池结构省略了密封垫，使其厚度减薄，电池极化降低，电池内阻减小，电池电压效率得到明显提高。