液流电池电堆结构的制作方法

1.本实用新型涉及电化学储能技术领域，尤其是涉及一种液流电池电堆的结构。


背景技术：

2.将太阳能、风能等零碳排放的可再生能源可靠地整合到当前的电力基础设施中，以替代高碳排放的煤炭、石油、天然气等不可再生能源，是实现我国“双碳”目标的一个重要途径。然而，太阳能和风能发电的间歇性、不稳定性，阻碍着这一进程的推进。为解决此问题，需要搭配稳定、可靠的储能系统。氧化还原液流电池(redox flow battery,rfb)是一种新兴的电化学储能技术，以其特有的安全、长寿命、功率和能量的无关等特点，被认为是有望成为真正帮助实现这一目标的储能技术。
3.液流电池的核心功率单元是其单电池，主要由膜和正负两侧的多孔电极，以及其他辅助部件组成，为电化学反应的场所。但是单电池的功率较低，所以现有的液流电池往往由多节单电池堆垛而成电堆的形式，从而提高其整体的功率输出。在此堆垛的过程中，需要给予电堆足够大且均匀的压紧力，这对防止电解液泄露至关重要。
4.然而，现有的电堆结构在经过一定时间的运行后，往往会由于频繁的热胀冷缩作用外加重力的作用导致电池组件中间部位下沉，致使电极框错位，从而发生电解液泄露的问题，影响到电堆的正常工作。
5.所以，如何安全有效地固定电堆是一个亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型要解决的技术问题是提供一种安全有效地液流电池电堆结构。
7.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种液流电池电堆结构，包括：电池堆体，所述电池堆体包括多个堆叠的单电池，每一所述单电池的正极侧和负极侧装设有电极框，所述电极框的至少一侧边具有多个限位凹槽；两个进液板，位于所述电池堆体两侧；两个端板，分别位于所述两个进液板外侧；紧固组件，包括多根螺杆，所述多根螺杆贯穿所述两个端板和所述两个进液板，将所述电池堆体紧固于所述两个进液板的内侧，其中所述多根螺杆包括位于所述电极框至少一侧边的一组螺杆，所述一组螺杆中各螺杆的侧面与所述多个限位凹槽结构相抵接。
8.在本实用新型的一实施例中，所述电极框的所述至少一侧边具有多个凸起，所述多个限位凹槽设于所述多个凸起中，所述凸起与所述电极框的框体为一体成型结构。
9.在本实用新型的一实施例中，所述限位凹槽结构内凹面为弧面。
10.在本实用新型的一实施例中，所述电极框的边沿还设置有电解液导流孔。
11.在本实用新型的一实施例中，所述螺杆沿所述端板和进液板的边缘区域间隔分布。
12.在本实用新型的一实施例中，所述限位凹槽结构在同一侧的设置数量大于或等于两个。
13.在本实用新型的一实施例中，所述电极框为聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯材质。
14.本实用新型的液流电池电堆结构采用一体式限位结构，通过在电极框轮廓外围设置若干个限位凹槽，使之与紧固螺杆配合，可以有效地避免电池组件下沉、电极框错位，以及防止电解液泄露。同时，利于及时发现电解液的泄露从避免导致电池受损；此外，本实用新型的液流电池电堆结构组装时不需要严格的定位，提升了装配的效率，而且预留了热胀冷缩下限位结构与螺杆之间的体积的相对变化的空间，延长了使用寿命。
附图说明
15.附图是为提供对本技术进一步的理解，它们被收录并构成本技术的一部分，附图示出了本技术的实施例，并与本说明书一起起到解释本技术原理的作用。附图中：
16.图1是本实用新型一实施例的一种液流电池电堆结构的示例性立体图；
17.图2是图1中a部位的放大图；
18.图3是本实用新型一实施例的一种液流电池电堆结构的示例性立体图；
19.图4是本实用新型另一实施例的一种液流电池电堆结构中的电极框结构的示例性立体图；
20.图5是图4中b部分的放大图；
21.图6是图5中结构的平面视图。
具体实施方式
22.为了更清楚地说明本技术的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
23.应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
24.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
25.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位
之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
26.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。此外，尽管本技术中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本技术说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本技术。
27.接下来将通过具体的实施例说明本实用新型的液流电池电堆结构。
28.图1是本实用新型一实施例的液流电池电堆结构的示例性立体图，图 2是图1中a部位的放大图。
29.参考图1和图2所示，在该实施例中，若干个单电池131堆叠形成电池堆体130。其中，每个单电池131的正极侧和负极侧装设有电极框160，该电极框160的至少一侧边具有多个限位凹槽171。
30.在图1所示的实施例中，在电池堆体130的外侧设置有两个进液板120，在两个进液板的外侧设置有两个端板110。可以理解，本实用新型对电堆结构中的电池堆体中的数量不做限制，可以根据实际情况增加或减少电池堆体的数量。
31.图1实施例中的电堆结构10还包括紧固组件和集流板150。其中，紧固组件包括多根螺杆140，集流板150用于将与其接触的单电池131的电势引出。可通过紧固组件对上述的电堆结构10施加压紧力。具体地，紧固组件中的多根螺杆140贯穿两个端板110和两个进液板120，将电池堆体130 紧固于两个进液板120的内侧。其中，多根螺杆140包括位于电极框160 至少一侧边的一组螺杆140，该一组螺杆140中的各螺杆140的侧面与多个限位凹槽结构171相抵接。
32.图3是图1中的电堆结构在工作状态的立体示意图。参考图2和图3 所示，在本实用新型的一实施例中，电堆结构10的工作状态如图3所示。在重力的作用下，电池堆体130在重力的作用下将对与其接触的位于其下方的结构施加重力，本实用新型通过在电极框160的一侧(沿重力方向向下的一侧)设置多个限位凹槽171(图3未示出)。
33.如此，位于下侧(沿重力方向向下的一侧)的螺杆140中与限位凹槽 171对应的螺杆140的侧面与多个限位凹槽171结构相抵接，从而有效地为电堆结构10提供均匀且足够的支撑力，可避免电极框变形以及电解液的泄露。
34.通过上述实施例可以看到，通过在电极框外侧设置与紧固螺杆相配合的限位凹槽，通过提供均匀可靠的支撑力，有效地阻止了电池堆的下沉和电极框的错位，降低了电解液泄露的风险，增加了电池堆体的使用寿命。
35.图4是图3所示的实施例中电极框的立体示意图。现通过图3和图4中的实施例详细介绍本实用新型中的限位凹槽。
36.图4所示为图3中的一个电极框160，该电极框160的一侧具有多个凸起170，凸起
170布置在电极框160的沿重力方向g向下的一侧(图中箭头所示)，如图5所示，在凸起170内设置有限位凹槽171。
37.图5是图4中b部分的放大图，图6是图5的平面示意图。
38.如图5所示，该限位凹槽171的凹面为弧面。其中，凸起170与电极框160可以是一体成型的结构，如此可以节省工艺步骤，当然也可以是通过不同的工艺分别形成。
39.例如，可以采用一次性成型的压铸方法同时成形凸起170和电极框160，如此可以提高生产效率。
40.在实用新型的一实施例中，电极框160的材料包括聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯，凸起170材料可以与之相同或不同。在实用新型的另外一些实施例中，电极框160具有多个导流孔180。该导流孔180可以用作电解液的流通通道。
41.从图4和图5中可以看到，电极框160的一侧设置有多个限位凹槽171，与之对应一组螺杆140的侧面与上述限位凹槽171相抵接。
42.参考图6所示，优选地，限位凹槽171的凹面为弧面，在工作时，限位凹槽171的弧面与紧固螺杆140的外径面的一部分相贴合。通过将限位凹槽171与紧固螺杆140紧密贴合可以对电极框160提供均匀的支持力，有助于避免电极框160因受力不均产生的变形。
43.可以理解，在本实用新型的其他一些实施例中限位凹槽171的凹面也可以不是弧面，例如，方形的凹槽。此时，与之对应的紧固螺杆的形状相应地做出改变以与限位凹槽的凹面相贴合。
44.在图3的实施例中，紧固组件还包括紧固弹簧141、螺栓结构142。其中，紧固螺杆140的第一端通过螺栓结构142与端板110，紧固螺杆140 的第二端通过紧固弹簧141和螺栓结构142与端板110固定接合。
45.在本实用新型的一些实施例中，螺杆沿端板和进液板的边缘区域间隔分布。例如，在图3的实施例中，螺杆140沿着端板110、进液板120的边缘区域间隔分布。可以理解间隔的间距以及螺杆140的数量是可以调节的，不以本实施例中的数量和间距为限。
46.此外，参考图3，限位凹槽可设置为与部分紧固螺杆140抵接。当然，限位凹槽也可以将限位凹槽设置为与紧固螺杆140一一对应，如此可以提供更加稳定且密集的支持力。
47.在本实用新型的一些实施例中，限位凹槽结构在同一侧的设置数量大于或等于两个。例如，限位凹槽结构的数量可以是3个或5个。
48.本实用新型通过在电极框外侧设置与紧固螺杆相配合的限位凹槽，通过提供均匀可靠的支撑力，有效地阻止了电池堆的下沉和电极框的错位，降低了电解液泄露的风险，增加了电池堆体的使用寿命。同时因本实用新型的方案对电池堆体侧面的遮挡极小，从而有利于及时发现电解液的渗漏，有助于降低维修成本。
49.同时，本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
50.同理，应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个实用新型实施例的理解，前文对本技术实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附
图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本技术对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
51.一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本技术一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
52.虽然本技术已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本技术，在没有脱离本技术精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本技术的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本技术的权利要求书的范围内。