一种基于高面容量锌溴液流电池的电堆结构及其制作方法与流程

本发明涉及液流电池电堆结构，具体为一种基于高面容量锌溴液流电池的电堆结构及其制作方法。

背景技术：

1、溴单液流储能电池是一种新型的低成本、高效率、环境友好型的液流储能电池，具有能量密度和电流效率高、装置简单易操纵、使用寿命长、成本低廉等优点，主要应用于电网调峰、风能和太阳能等可再生能源发电、电动汽车等领域。

2、常规溴单液流储能电池，如公告号cn114628719b，一种高面容量锌溴单液流电池，属于液流电池技术领域。该锌溴单液流电池是在正极与隔膜之间加装一层不导电、化学性质稳定且致密的塑料纤维，在电池充电过程中，负极的锌枝晶会沿着隔膜的微孔生长到正极，生长到正极的锌枝晶在致密塑料纤维的阻挡下，不与正极接触，从而避免了电池内部发生短路，能够提高负极面容量，进而提高电池面容量；

3、而溴单液流储能电池在使用时，需制作成电堆结构以便串联使用，常规电池电堆结构，如公告号cn113178593b，名为一种质子交换膜燃料电池的电堆结构，其包括集成式正端板、集成式负端板、n级单电池组和锁紧组件；集成式正端板和集成式负端板相对间隔设置，n级单电池组通过锁紧组件依次层叠安装于集成式正端板和集成式负端板之间，集成式正端板上设置有阴极气体进气口、冷却水进口、n级阳极气体进气口、阴极气体排气口、冷却水出口和n级阳极气体排气口，任一级数的单电池组包括若干对应级数的电池单体，每一级数电池单体包括膜电极、对应级数的阳极板和对应级数的阴极板，膜电极夹设于对应级数的阳极板和对应级数的阴极板之间；

4、但是，上述溴单液流储能电池由于石墨板部分缺乏亲锌结构，使得电极表面无法实现均匀且平滑的锌沉积，可能导致不规则的锌凸起和枝晶形成，这不规则的锌沉积会随着面容量的增加而加剧，进而干扰电流的均匀分布，从而增加了出现锌凸起或枝晶形成的可能性，为此，我们提供一种基于高面容量锌溴液流电池的电堆结构及其制作方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于高面容量锌溴液流电池的电堆结构及其制作方法，以解决上述背景技术中提出的现有的溴单液流储能电池由于石墨板部分缺乏亲锌结构，使得电极表面无法实现均匀且平滑的锌沉积，可能导致不规则的锌凸起和枝晶形成，这不规则的锌沉积会随着面容量的增加而加剧，进而干扰电流的均匀分布，从而增加了出现锌凸起或枝晶形成的可能性的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于高面容量锌溴液流电池的电堆结构，包括前端板、电池片和后端板，所述电池片设置都多个，多个电池片堆叠设置，且堆叠后的电池片设置在前端板和后端板之间；

3、还包括：

4、所述电池片包含有阳极板、中氧石墨毡、微孔隔膜、原始石墨毡以及阴极板，所述中氧石墨毡设置在阳极板和微孔隔膜之间，所述原始石墨毡设置在微孔隔膜和阴极板之间；

5、相邻所述电池片之间设置有双极板。

6、优选的，所述双极板包含有阳极金属板、阴极金属板和密封圈，所述阴极金属板设置在阳极金属板的后端，所述密封圈设置在阳极金属板和阴极金属板端面的边缘处。

7、优选的，所述前端板上端和下端的两侧均设置有对接座，且对接座与前端板一体成型设置，所述对接座的内部设置有对接槽，所述后端板上端和下端的两侧均设置有连接块，所述连接块的前端设置有连接杆，且连接杆与连接块焊接连接，所述连接杆的一端设置有螺纹接头，且螺纹接头贯穿并延伸至对接槽的内部，所述螺纹接头与对接槽的连接处安装有螺母帽，且螺母帽与螺纹接头螺纹连接，所述螺母帽的端面设置有十字刀槽。

8、优选的，所述对接槽的外壁上安装有翻转保护盖，所述翻转保护盖的后端通过铰链与对接槽转动连接，所述翻转保护盖的外壁上设置有凹槽，所述翻转保护盖的端面设置有磁吸条。

9、优选的，所述一种基于高面容量锌溴液流电池的电堆结构的制作方法，包括以下步骤：

10、步骤一：将阳极板、中氧石墨毡、微孔隔膜、原始石墨毡以及阴极板按照从上至下的顺序组装成电池片，其中，中氧石墨毡为经过热处理装置处理的原始石墨毡；

11、步骤二：将多个组装后电池片堆叠串联；

12、步骤三：在堆叠后的电池片两端分别安装前端板和后端板，使后端板上的连接杆端部插入前端板对接座内的对接槽中，并通过螺母帽将连接杆锁紧固定，实现前端板和后端板的连接，完毕后盖合对接槽外壁的翻转保护盖，以完成电堆结构的制作。

13、优选的，所述步骤一中，中氧石墨毡的热处理温度为500℃，升温度速率5℃/min，热处理时间为2小时。

14、优选的，所述步骤一中，热处理装置包括板链式输送机，所述板链式输送机内部的两侧均安装有链式传动带，两侧所述链式传动带之间安装有多个链板，所述链板的外壁上设置有陶瓷围挡框，所述板链式输送机两侧的上端均安装有两个支架，所述支架的上端安装有顶板，所述顶板的下方设置有传动板，所述顶板上端的四角均安装有液压缸，所述液压缸的输出端贯穿并延伸至顶板的下端，且与传动板传动连接，所述传动板的下表面安装有密封罩，密封罩设置有五个，且五个密封罩的内壁四周均安装有红外电加热管。

15、优选的，所述密封罩的前端安装有温度传感器，且温度传感器的检测端贯穿并延伸至密封罩的内部。

16、优选的，五个所述密封罩的上端均安装有电控阀，且电控阀延伸至顶板的外部，五个所述电控阀之间通过集尘管相连通，所述集尘管的一端设置有管接头。

17、优选的，所述陶瓷围挡框上端的边缘处设置有对位槽，所述密封罩下端的边缘处设置有与对位槽对应的对位凸条。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、1、本发明通过采用阳极板、中氧石墨毡、微孔隔膜、原始石墨毡以及阴极板按照从上至下的顺序组装成电池片，其中，中氧石墨毡为经过热处理装置处理的原始石墨毡,经过500℃热处理的石墨毡得到中度氧化，其纤维的间隙和表面杂质得以完全清除，并且在纤维表面形成了若干沟壑状缺陷结构，在初始锌核形成的过程中实现了其均匀分散，若干沟壑状缺陷结构有利于后续锌原子均匀且平滑的沉积，同时也不会干扰极板带来的均匀电流分布的目的，通过优化的电堆结构与负极电极的协同作用，使锌溴液流电池在高面容量条件下的性能得到了显著提升，解决了现有溴单液流储能电池由于石墨板部分缺乏亲锌结构，使得电极表面无法实现均匀且平滑的锌沉积，可能导致不规则的锌凸起和枝晶形成，这不规则的锌沉积会随着面容量的增加而加剧，进而干扰电流的均匀分布，从而增加了出现锌凸起或枝晶形成可能性的问题。

20、2、本发明在对石墨毡进行热处理时，由机械臂上料组件将石墨毡放置于陶瓷围挡框中，依靠链式输送机进行输送，每当五组陶瓷围挡框移动至传动板下方时，可由液压缸驱动传动板下移，将传动板下方的五组密封罩盖合于陶瓷围挡框上，使陶瓷围挡框与密封罩间形成一个封闭空间，完毕后可开启电控阀，依靠外置抽风机连接集尘管端部的管接头，预先对密封罩腔内进行除尘处理，避免粉尘杂质粘附于石墨毡表面，对其质量造成影响，加热时可控制五个电控阀关闭，密封罩内的红外电加热管运行，以预设加温速率将腔内提升到一定温度后，实现对石墨毡的热处理工作，加热完毕后液压缸复位使密封罩与陶瓷围挡框分离，此时链式输送机继续输送，将加热完毕的五组石墨毡移动至下料待位区，由下料机械臂即可完成下料转运工作，而新的五组石墨毡到达传动板下方，即可实现后续加工处理，整个处理过程为连续化进行，加工效率高，并且每个密封罩与陶瓷围挡框之间形成了单独的封闭空间，相较于传统的炉式加热，缩小了加热空间，提高了加热效率。

21、3、本发明的电堆结构在安装时，后端板上的四组连接杆可对应插入前端板上的对接座中，依靠螺母帽将连接杆端部的螺纹接头与对接座内的对接槽锁紧，即可实现电堆结构的组合安装，并且用于锁紧的螺母帽部分内置于对接槽内，具有较好的保护效果，而在对接槽的外壁上安装有翻转保护盖，翻转保护盖的后端通过铰链与对接槽转动连接，翻转保护盖的外壁上设置有凹槽，翻转保护盖的端面设置有磁吸条，当螺母帽锁紧完毕后，可进一步盖合翻转保护盖，对螺母帽进行更好的保护效果，翻转保护盖采用磁吸式固定，因其表面平整，在非外力作用下难以分离，需要检修拆卸时可通过工具沿翻转保护盖外壁的凹槽施力，实现开启。