電池堆及其電池單元的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及液流電池領域，具體而言，涉及一種電池堆及其電池單元。
【背景技術】
[0002]如圖1所示，現有的液流電池堆，其單電池一般通過多片單電池的串聯疊合，以兩端的端板將中間的電池組件通過螺栓的緊固力將電池裝配成整體。圖2和圖3顯示了現有液流電池堆的正極和負極電解液的流動方式，為并行流動。在圖1至圖3中，I為液流框，2為雙極板，3為多孔電極，4為離子交換膜。
[0003]現有設計的并行流動形式的液流電池堆能夠降低一定的液流壓降從而減少栗耗，然而，隨著電池堆內電池節數的提高，由于電解液的離子導電性，在不同的節電池之間形成自放電，并行的液流設計將造成巨大的旁路電流損失。
[0004]另外，大功率電堆的設計，要求單電池面積增大或電池節數增加，而單電池面積的增大會帶來密封困難，電池節數的無限制增加則帶來巨大的旁路電流損失。
【發明內容】
[0005]本發明的主要目的在于提供一種電池堆及其電池單元，以解決現有技術中的電池堆的旁路電流損失較大的問題。
[0006]為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種電池單元，包括依次疊置的多個單電池，且相鄰的兩個單電池之間共用一個雙極板，沿電解液的流動方向，電解液在相鄰兩個單電池之間串行流動。
[0007]進一步地，多個單電池還包括依次疊置的第一單電池、第二單電池和第三單電池，第一單電池包括第一正極液流框，第二單電池包括第二正極液流框，第三單電池包括第三正極液流框；其中，第一正極液流框、第二正極液流框和第三正極液流框上均設置有第一導流部，使電解液橫穿第一正極液流框、第二正極液流框或第三正極液流框，且使電解液依次在第一正極液流框、第二正極液流框和第三正極液流框之間串行流動。
[0008]進一步地，在第一正極液流框、第二正極液流框和第三正極液流框上設置有位置相對應的正極電解液進口和位置相對應的正極電解液出口，且第一正極液流框的正極電解液進口與第一正極液流框的第一導流部連通，第三正極液流框的正極電解液出口與第三正極液流框的第一導流部連通。
[0009]進一步地，第一正極液流框上的第一導流部包括相互連通的第一正框進口導流槽和第一正框出口導流槽，第一正框進口導流槽設置在第一正極液流框的靠近其正極電解液進口的一端，且該正極電解液進口與第一正框進口導流槽連通，第一正框出口導流槽設置在第一正極液流框的靠近其正極電解液出口的一端；第二正極液流框上的第一導流部包括相互連通的第二正框導流槽和第二正框導流孔，第二正框導流槽設置在第二正極液流框的靠近其正極電解液進口的一端，第二正框導流孔設置在第二正極液流框的靠近其正極電解液出口的一端；第三正極液流框上的第一導流部包括相互連通的第三正框導流孔和第三正框導流槽，第三正框導流孔設置在第三正極液流框的靠近其正極電解液進口的一端，第三正框導流槽設置在第三正極液流框的靠近其正極電解液出口的一端，且該正極電解液出口與第三正框導流槽連通。
[0010]進一步地，第一正極液流框上設置有第一正極容納腔和第一正極連通槽，且第一正框進口導流槽和第一正框出口導流槽均通過第一正極連通槽與第一正極容納腔連通；第二正極液流框上設置有第二正極容納腔和第二正極連通槽，且第二正框導流槽和第二正框導流孔均通過第二正極連通槽與第二正極容納腔連通；第三正極液流框上設置有第三正極容納腔和第三正極連通槽，且第三正框導流槽和第三正框導流孔均通過第三正極連通槽與第三正極容納腔連通。
[0011]進一步地，第一單電池包括第一負極液流框，第二單電池包括第二負極液流框，第三單電池包括第三負極液流框；其中，第一負極液流框、第二負極液流框和第三負極液流框上均設置有第二導流部，使電解液橫穿第一負極液流框、第二負極液流框或第三負極液流框，且使電解液在第一負極液流框、第二負極液流框和第三負極液流框之間串行流動。
[0012]進一步地，第一負極液流框、第二負極液流框和第三負極液流框的相對位置上對應地設置有負極電解液進口和負極電解液出口，且第一負極液流框的負極電解液進口與第一負極液流框的第二導流部連通，第三負極液流框的負極電解液出口與第三負極液流框的第二導流部連通。
[0013]進一步地，第一負極液流框上的第二導流部包括相互連通的第一負框導流槽和第一負框導流孔，第一負框導流槽設置在第一負極液流框的靠近其負極電解液進口的一端，且該負極電解液進口與第一負框導流槽連通，第一負框導流孔設置在第一負極液流框的靠近其負極電解液出口的一端；第二負極液流框上的第二導流部包括相互連通的第二負框導流槽和第二負框導流孔，第二負框導流槽設置在第二負極液流框的靠近其負極電解液出口的一端，第二負框導流孔設置在第二負極液流框的靠近其負極電解液進口的一端；第三負極液流框上的第二導流部包括相互連通的第三負框進口導流槽和第三負框出口導流槽，第三負框進口導流槽設置在第三負極液流框的靠近其負極電解液進口的一端，第三負框出口導流槽設置在第三負極液流框的靠近其負極電解液出口的一端，且第三負框出口導流槽與該負極電解液出口連通。
[0014]進一步地，第一負極液流框上設置有第一負極容納腔和第一負極連通槽，且第一負框導流槽和第一負框導流孔均通過第一負極連通槽與第一負極容納腔連通；第二負極液流框上設置有第二負極容納腔和第二負極連通槽，且第二負框導流槽和第二負框導流孔均通過第二負極連通槽與第二負極容納腔連通；第三負極液流框上設置有第三負極容納腔和第三負極連通槽，且第三負框進口導流槽和第三負框出口導流槽均通過第三負極連通槽與第三負極容納腔連通。
[0015]進一步地，第一單電池包括第一離子交換膜，第一離子交換膜夾設在第一正極液流框和第一負極液流框之間，且第一離子交換膜上設置有第一導通孔，第一導通孔連通第一負框導流孔和第二負框導流槽；第二單電池包括第二離子交換膜，第二離子交換膜夾設在第二正極液流框和第二負極液流框之間，且第二離子交換膜上設置有第二導通孔和第三導通孔，第二導通孔連通第二負框導流孔和第三負框進口導流槽，第三導通孔連通第一正框出口導流槽和第二正框導流孔；第三單電池包括第三離子交換膜，第三離子交換膜夾設在第三正極液流框和第三負極液流框之間，且第三離子交換膜上設置有第四導通孔，第四導通孔連通第二正框導流槽和第三正框導流孔。
[0016]進一步地，第一正極液流框上設置有第五導通孔，第五導通孔與第一導通孔連通；第二正極液流框上設置有第六導通孔，第六導通孔與第二導通孔連通；第二負極液流框上設置有第七導通孔，第七導通孔與第三導通孔連通；第三負極液流框上設置有第八導通孔，第八導通孔與第四導通孔連通。
[0017]進一步地，第一單電池和第三單電池均包括第一雙極板，第一單電池和第二單電池共用一個第二雙極板，第二單電池和第三單電池共用一個第三雙極板；其中，第一單電池的第一雙極板設置在第一單電池的遠離第二單電池的一側，第三單電池的第一雙極板設置在第三單電池的遠離第二單電池的一側；第二雙極板上設置有第一連通孔和第二連通孔，且第一連通孔與第五導通孔連通，第二連通孔與第七導通孔連通；第三雙極板上設置有第三連通孔和第四連通孔，且第三連通孔與第八導通孔連通，第四連通孔與第六導通孔連通。
[0018]根據本發明的另一個方面，提供了一種電池堆，包括依次疊置的多個電池單元，電池單元為上述的電池單元，且任何相鄰的兩個電池單元之間共用一個電池單元的第一雙極板。
[0019]進一步地，在任何相鄰的兩個電池單元中，第一個電池單元的相應的電解液入口與第二個電池單元的相應的電解液入口連通，且第一個電池單元的相應的電解液出口與第二個電池單元的相應的電解液出口連通以使電解液在相鄰的兩個電池單元之間并行流動。
[0020]本發明中的電池單元，包括依次疊置的多個單電池，由于相鄰的兩個單電池之間共用一個雙極板，且沿電解液的流動方向，電解液在相鄰兩個單電池之間串行流動，即位于上游的單電池的電解液出口與位于其下游且緊鄰其的單電池的電解液進口連通，這樣，電解液在電池單元內部便可串行流動，進而可以有效地控制旁路電流損失，并提高電池的節數、電池堆的整體功率以及電池堆的能量效率。
【附圖說明】
[0021]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0022]圖1示出了根據現有技術中的液流電池的結構示意圖；
[0023]圖2示出了現有技術中的電池堆的負極電解液并行流動方式示意圖；
[0024]圖3示出了現有技術中的電池堆的正極電解液并行流動方式的示意圖；
[0025]圖4示出了本發明中的電池堆的正極電解液串行流動方式的示意圖；
[0026]圖5示出了本發明中的電池堆的負極電解液串行流動方式的示意圖；
[0027]圖6示出了本發明中的電池單元的正極電解液串