專利名稱：釩液流電池一體化框板及其制備方法和用該框板制成的電堆的制作方法
技術領域：
本發明屬于釩液流電池技術領域，具體涉及一種釩液流電池一體化框板及其制備方法，以及用該一體化框板制成的釩液流電池電堆。
背景技術：
目前，現有技術中的釩液流電池電堆都由多個電堆單元組成，而這些電堆單元包括導電電極板、框板、導流板和離子膜，其中，離子膜覆蓋在框板表面，與框板不連接固定， 僅依靠各電堆單元之間的壓力將離子膜貼合在所述框板表面，這樣，長時間使用，離子膜容易發生褶皺、錯位現象，就會出現導流孔被離子膜封堵住，電池的釩液流不能通暢導流，造成電池電堆的功率下降，電池性能不穩定，而且簿而脆的離子膜也會被損壞，影響密封效果，容易發生漏液和正負液串液現象，進一步造成電池電堆功率下降，甚至還可能造成電池損毀，無法工作。
發明內容為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種與離子膜一體化結合的釩液流電池框板及該一體化框板的制備方法。本發明還提供了一種用該一體化框板制成的釩液流電池電堆。本發明解決現有技術問題所采用的技術方案為一種釩液流電池一體化框板，所述框板平面設有離子膜，所述離子膜與所述框板一體化連接固定；所述離子膜形狀大小與所述框板平面一樣。—種釩液流電池一體化框板的制備方法，包括步驟將所述離子膜制作成與所述框板平面形狀大小一樣；將所述離子膜與所述框板一體化連接；所述離子膜通過粘接、熱熔、超聲波固定方法與所述框板一體化連接固定。一種用釩液流電池一體化框板制成的電堆，包括至少兩個釩液流電池電堆單元， 且各所述電堆單元相互疊加，所述釩液流電池電堆單元包括有導電電極板、第一框板、第二框板、第一導流板、第二導流板和離子膜；所述第一框板的上平面和所述第二框板的下平面均設有所述離子膜，并一體化連接固定；所述第一框板上的離子膜與所述第一導流板的上平面、所述導電電極板的上碳氈的上平面處于同一平面，所述第二框板上的離子膜與所述第二導流板的下平面、所述導電電極板的下碳氈的下平面處于同一平面；所述電堆單元的第二導流板與相鄰另一所述電堆單元的第一導流板之間相互接合一起；所述第一導流板的導流孔與所述第二導流板的導流孔孔心相對；所述導電電極板設于所述第二框板和第二框板之間，且所述導電電極板設有的上碳氈和下碳氈分別設于所述第一框板和第二框板設有的通孔內，并且所述導電電極板的邊長均小于所述第一框板和第二框板的邊長，所述第一導流板和第二導流板分別設于所述第一框板的上平面和第二框板的下平面兩側設有的導流槽內；所述導流槽的形狀大小分別與所述第一導流板和第二導流板相適配，而且所述第一導流板上設有的導流孔和所述第二導流板上設有的導流孔分別與所述導流槽底部設有的進液孔位置相對應及孔心相對。本發明的通過上述技術方案，直接將離子膜設于(覆蓋)第一框板和第二框板上， 并一體化連接固定住，離子膜絕對平整，不褶皺，長時間使用能保證平整，不容易發生褶皺， 而且離子膜位置對準后牢牢固定住，完全避免發生錯位的現象，即不會出現導流孔被離子膜封堵住，保證電池的釩液流通暢流入，電池性能穩定、有保障，而且簿而脆的離子膜也不易被損壞，密封效果更好，避免了漏液和正負液串液現象，性能更穩定。
圖1是本發明所述釩液流電池電堆俯視圖。圖2是本發明所述釩液流電池電堆單元剖面結構示意圖。圖3是本發明所述釩液流電池電堆剖面結構示意圖。
具體實施方式以下結合附圖對本發明技術方案進行詳細說明請參閱說明書附1-3。圖中第一熱熔線101、第二熱熔線102、第三熱熔線103、 第四熱熔線104、第一五熱熔線105、導電電極板106(上碳氈1061、下碳氈1062)、第一框板 107 (通孔1071、導流槽1072、進液孔1073)、第二框板108 (通孔1081、導流槽1082、進液孔 1083)、第一導流板109 (導流孔1091)、第二導流板110(導流孔1101)和離子膜111。如圖1和圖2中所示本發明所述釩液流電池電堆的電堆單元包括有導電電極板106、第一框板107、第二框板108、第一導流板109和第二導流板110。其中，導電電極板106設于第二框板107和第二框板108之間，且導電電極板106上下板面設有的上碳氈1061和下碳氈1062分別設于第一框板107中間設有的通孔1071和第二框板108中間設有的通孔1081內，并且導電電極板106的邊長均小于第一框板107和第二框板108的邊長，這樣使得導電電極板106的面積小于第一框板107和第二框板108的面積，可以有效的減小導電電極板106的受力面積， 還可以使第一框板107和第二框板108更為有效的實現通過熱熔線的連接固定，即能更好的對導電電極板106起到密封效果。第一框板107的上平面和第二框板108的下平面兩側 (即通孔1071和通孔1081兩側)均分別設有導流槽(1072、1082)，且導流槽(1072、1082) 的形狀大小與第一導流板109和第二導流板110相適配，第一導流板109和第二導流板110 分別設于導流槽1072和導流槽1082內，而且第一導流板109上設有的導流孔1091和第二導流板110上設有的導流孔1101分別與導流槽(1072、1082)底部設有的進液孔(1073、 1083)位置相對應及孔心相對；第一框板107的上平面和第二框板108的下平面上還均設有離子膜111，離子膜111的形狀大小與第一框板107的上平面、第二框板108的下平面一樣，且通過粘接、熱熔、超聲波等固定方法與第一框板107、第二框板108 —體化連接，并且組裝完成后，第一框板107上的離子膜111與第一導流板109的上平面、導電電極板106的上碳氈1061的上平面處于同一平面，第二框板108上的離子膜111與第二導流板110的下平面、導電電極板106的下碳氈1062的下平面處于同一平面。所述導電電極板106、第一框板107、第二框板108、第一導流板109、第二導流板110、離子膜111形成一體式結構的電堆單元。這樣，本發明直接將離子膜111設于第一框板107的上平面和第二框板108的下平面上，并一體化連接固定住，離子膜111絕對平整，不褶皺，長時間使用也能保證平整，不容易發生褶皺，而且離子膜111位置對準后牢牢固定住，完全避免在組裝過程中或者使用過程中發生錯位的現象，即不會出現導流孔(1091、1101)被離子膜111封堵住，保證電池的釩液流通暢導流，電池性能穩定、有保障，而且簿而脆的離子膜也不易被損壞，密封效果更好， 避免了漏液和正負液串液現象，電池性能更穩定，使用壽命也會更長。制備上述一體化第一框板107和第二框板108的方法包括步驟A.將離子膜111 制作成與第一框板107的上平面或第二框板108的下平面形狀大小一樣；B.將離子膜111 分別與第一框板107的上平面和第二框板108的下平面一體化。其中，將離子膜111分別與第一框板107的上平面和第二框板108的下平面一體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/或者離子膜111涂敷上離子膜粘合劑，然后將離子膜111分別平整地鋪覆在第一框板107的上平面、 第二框板108的下平面上，待粘合劑干掉即可。將離子膜111分別與第一框板107的上平面和第二框板108的下平面一體化的方法也可以是熱熔固定方法，即先將離子膜111分別平整地鋪覆在第一框板107的上平面、第二框板108的下平面上，然后分別通過熱熔平壓機對其進行熱壓，使他們相互牢牢地結合
在一起。將離子膜111分別與第一框板107的上平面和第二框板108的下平面一體化的方法還可以是超聲波固定方法，即先將離子膜111分別平整地鋪覆在第一框板107的上平面、 第二框板108的下平面上，然后通過超聲波焊接機分別對離子膜111與第一框板107的上平面、離子膜111與第二框板108的下平面進行加壓，使其表面相互摩擦，最終牢牢熔合一起。另外，導電電極板106的上板面和下板面分別設置有第一熱熔線101，第一框板 107的下平面和第二框板108的上平面均設置有第二熱熔線102和與第一熱熔線101相對的位置設置有第四熱熔線104，第一框板107的導流槽1072和第二框板108的導流槽1082 均內設置有第三熱熔線103，第一導流板109的下平面和第二導流板110的上平面上均設置有與第三熱熔線103相對的第五熱熔線105 ；熱熔后，第一熱熔線101與第四熱熔線104 連接，第一框板107上設置的第二熱熔線102與第二框板108上設置的第二熱熔線102連接，第五熱熔線105與第三熱熔線103連接；也就是說，導電電極板106與第一框板107和第二框板108通過熱熔線連接固定，第一框板107與第一導流板109通過熱熔線連接固定， 第二框板108與第二導流板110通過熱熔線連接固定，在導電電極板106上、下設置的第一框板107和第二框板108通過熱熔線連接固定。所述第一熱熔線101設置在導電電極板106上、下板面的周邊，在導電電極板106 上、下板面的周邊形成一首尾相結的熱熔線圈；所述第二熱熔線102分別設置在第一框板107下平面周邊和第二框板108上平面周邊，并在第一框板107的下平面和第二框板108的上平面的周邊形成一首尾相結的熱熔線圈；所述第三熱熔線103設置在第一導流槽1072內第一進液孔1073的周邊和第二導流槽1082內第二導流孔1083的周邊，分別形成一首尾相結的熱熔線圈；所述第四熱熔線104分別設置在第一框板107的下平面與第一熱熔線101相對的位置和第二框板108上平面與第一熱熔線101相對的位置，第四熱熔線104為一首尾相結的熱熔線圈，并被第二熱熔線102環繞；所述第五熱熔線105設置在第一導流板109下平面導流孔1091和第二導流板110 上平面導流孔1101的周邊，并與第三熱熔線103位置相對形成一首尾相結的熱熔線圈。本發明釩液流電池電堆密封方法工藝簡單，通過該密封方法獲得的電堆單元和釩液流電池電堆密封效果好，穩定性高，長時間使用不會出現釩液流電池內正負液的串液現象，大大提高了釩液流電池的正常工作時間。在本發明的優選技術方案中，所述第一熱熔線101形成一方形的熱熔線圈；所述第二熱熔線102形成一方形的熱熔線圈；所述第三熱熔線103形成一圓形的熱熔線圈；所述第四熱熔線104形成一方形的熱熔線圈；所述第五熱熔線105形成一圓形的熱熔線圈，在使所述各線圈熱熔固定時，可以通過熱熔平壓機，將熱熔線進行熱壓使熱熔線相互融固連接在一起，起到密封的效果。如圖3中所示本發明還提供了一種運用上述釩液流電池電堆單元制成的釩液流電池電堆，所述釩液流電池電堆包括至少兩個釩液流電池電堆單元，且各電堆單元相互疊加，所述釩液流電池電堆單元包括導電電極板106、第一框板107、第二框板108、第一導流板109、第二導流板110和離子膜111 ；其中，導電電極板106的邊長小于第一框板107和第二框板108的邊長，導電電極板106與第一框板106和第二框板108之間、第一框板107與第二框板108 之間、第一框板107與第一導流板109之間、第二框板108與第二導流板110之間均通過熱熔線連接固定。而且，所述釩液流電池電堆單元的第二導流板110與相鄰另一所述電堆單元的第一導流板109之間相互接合一起，密封效果好，不易發生漏液、串液，他們設有的導流孔1091與導流孔1101孔心相對，釩液流通暢流入，電池性能穩定。在圖3中由于空間有限，只畫了四組釩液流電池電堆單元，實踐中可以根據需要將多塊釩液流電池電堆單元相互疊加。疊加成型后的所述釩液流電池電堆俯視圖可以參閱圖1，為了方便觀察所述釩液流電池電堆俯視圖結構，圖1中已經將所述離子膜111去除。以上內容是結合具體的優選技術方案對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種釩液流電池一體化框板，其特征在于所述框板表面設有離子膜，所述離子膜與所述框板表面一體化連接固定。
2.根據權利要求1所述釩液流電池一體化框板，其特征在于所述離子膜形狀大小與所述框板平面一樣。
3.—種如權利要求1或2所述釩液流電池一體化框板的制備方法，包括有以下步驟 將所述離子膜制作成與所述框板平面形狀大小一樣；將所述離子膜與所述框板一體化固定連接。
4.根據權利要求3所述釩液流電池一體化框板的制備方法，其特征在于所述離子膜通過粘接、熱熔、超聲波固定方法與所述框板一體化連接固定。
5.一種用權利要求1或2所述釩液流電池一體化框板制成的電堆，其特征在于所述電堆包括至少兩個釩液流電池電堆單元，且各所述電堆單元相互疊加，所述釩液流電池電堆單元包括有導電電極板(106)、第一框板(107)、第二框板(108)、第一導流板(109)、第二導流板(110)和離子膜(111)，所述第一框板(107)的上平面和所述第二框板(108)的下平面均設有所述離子膜(111)，并一體化連接固定。
6.根據權利要求5所述釩液流電池一體化框板制成的電堆，其特征在于所述第一框板(107)上的離子膜(111)與所述第一導流板(109)的上平面、所述導電電極板(106)的上碳氈(1061)的上平面處于同一平面，所述第二框板(108)上的離子膜(111)與所述第二導流板(110)的下平面、所述導電電極板(106)的下碳氈(1062)的下平面處于同一平面。
7.根據權利要求5所述釩液流電池一體化框板制成的電堆，其特征在于所述電堆單元的第二導流板(110)與相鄰另一所述電堆單元的第一導流板(109)之間相互接合一起。
8.根據權利要求7所述釩液流電池一體化框板制成的電堆，其特征在于所述第一導流板(109)的導流孔(1091)與所述第二導流板(110)的導流孔(1101)孔心相對。
9.根據權利要求5所述釩液流電池一體化框板制成的電堆，其特征在于所述導電電極板(106)設于所述第二框板(107)和第二框板(108)之間，且所述導電電極板(106)設有的上碳氈(1061)和下碳氈(1062)分別設于所述第一框板(107)和第二框板(108)設有的通孔(1071、1081)內，并且所述導電電極板(106)的邊長均小于所述第一框板(107)和第二框板(108)的邊長，所述第一導流板(109)和第二導流板(110)分別設于所述第一框板(107)的上平面和第二框板(108)的下平面兩側設有的導流槽(1072、1082)內。
10.根據權利要求9所述釩液流電池一體化框板制成的電堆，其特征在于所述導流槽 (1072,1082)的形狀大小分別與所述第一導流板(109)和第二導流板(110)相適配，而且所述第一導流板(109)上設有的導流孔(1091)和所述第二導流板(110)上設有的導流孔 (1101)分別與所述導流槽(1072、1082)底部設有的進液孔(1073、1083)位置相對應及孔心相對。
全文摘要
本發明涉及一種釩液流電池一體化框板，所述框板表面設有形狀大小與其一樣的離子膜，離子膜通過熱熔、粘接、超聲波等方法與框板一體化連接。采用該一體化框板制成的電堆包括多個釩液流電池電堆單元，所述電堆單元包括導電電極板、第一框板、第二框板、第一導流板、第二導流板和離子膜；所述第一框板和第二框板均一體化連接離子膜。直接將離子膜覆蓋第一框板和第二框板上，并一體化連接固定住，離子膜絕對平整，不褶皺，長時間使用能保證平整，不容易發生褶皺，而且離子膜位置對準后牢牢固定住，不會發生錯位的現象，導流孔不會被封堵住，保證釩液流通暢流入，電池性能穩定、有保障，而且薄而脆的離子膜也不易被損壞，不漏液、不串液，性能更穩定。
文檔編號H01M8/24GK102324535SQ201110266829
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月9日 優先權日2011年9月9日
發明者鄭東冬 申請人:深圳市金釩能源科技有限公司