一種單梯形液流電池、多梯形液流電池及其電堆的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及液流電池領域，具體而言，涉及一種一種單梯形液流電池、多梯形液流電池及其電堆。
【背景技術】
[0002]現有的液流電池，按照端板、集流板、(雙)極板、正極多孔電極、正極液流框、離子交換膜、負極液流框、負極多孔電極、(雙)極板、集流板、端板依次順序疊合并裝配而成，液流電池電堆由二節以上液流電池串聯而成。其中的正負極多孔電極為矩形，電解液在矩形的一端流入，矩形的另一端以近似于進口處的速度流出。在電解液流入電極中的同時伴隨著電化學反應，在相近的流速下，反應物濃度由進口到出口將逐漸降低，引起進出口處反應物濃度梯度，導致電解液在電池內的反應不均勻，引起濃差極化和電壓損失，進而影響電池效率。
【發明內容】
[0003]一種單梯形電池，包括依次順序疊合的端板、集流板、(雙)極板、正極多孔電極、正極液流框、離子交換膜、負極液流框、負極多孔電極、(雙)極板、集流板、端板，其特征在于:所述正極多孔電極和負極多孔電極均為梯形的平板電極；
[0004]正極多孔電極置于正極液流框內，于正極液流框上、靠近正極多孔電極梯形下底邊一側設有電解液進液流道，靠近正極多孔電極梯形上底邊一側設有電解液出液流道，電解液從正極多孔電極梯形下底邊一側流入經正極多孔電極后從正極多孔電極梯形上底邊一側流出；
[0005]負極多孔電極置于負極液流框內，于負極液流框上、靠近負極多孔電極梯形下底邊一側設有電解液進液流道，靠近負極多孔電極梯形上底邊一側設有電解液出液流道，電解液從負極多孔電極梯形下底邊一側流入經負極多孔電極后從負極多孔電極梯形上底邊一側流出。
[0006]一種多梯形電池，包括依次順序疊合的端板、集流板、(雙)極板、正極多孔電極、正極液流框、離子交換膜、負極液流框、負極多孔電極、(雙)極板、集流板、端板，其特征在于:所述正極多孔電極和負極多孔電極均由二個以上的梯形的平板電極構成；
[0007]二個以上的正極多孔電極按從左至右的順序依次平鋪于正極液流框內，且相鄰正極多孔電極間設有防止電解液串流的擋板，且從左至右的單數正極多孔電極下底邊向下放置、雙數正極多孔電極下底邊向上放置；于正極液流框上、靠近正極多孔電極梯形下底邊一側設有電解液進液流道，靠近正極多孔電極梯形上底邊一側設有電解液出液流道，電解液從正極多孔電極梯形下底邊一側流入經正極多孔電極后從正極多孔電極梯形上底邊一側流出；
[0008]二個以上的負極多孔電極按從左至右的順序依次平鋪于負極液流框內，且相鄰負極多孔電極間設有防止相鄰負極多孔電極間電解液串流的擋板，且從左至右的單數負極多孔電極下底邊向下放置、雙數負極多孔電極下底邊向上放置；于負極液流框上、靠近負極多孔電極梯形下底邊一側設有電解液進液流道，靠近負極多孔電極梯形上底邊一側設有電解液出液流道，電解液從負極多孔電極梯形下底邊一側流入經負極多孔電極后從負極多孔電極梯形上底邊一側流出。
[0009]一種單梯形電池和/或多梯形電池構成的電堆，其是由二節以上上述的梯形電池串聯而成；
[0010]包括依次順序疊合的端板、集流板，(雙)極板、正極多孔電極、正極液流框、離子交換膜、負極液流框、負極多孔電極、……、(雙)極板、正極多孔電極、正極液流框、離子交換膜、負極液流框、負極多孔電極，(雙)極板、集流板、端板。其中:“……”處表示:(雙)極板、正極多孔電極、正極液流框、離子交換膜、負極液流框、負極多孔電極為重復單元。
[0011]有益技術效果及發明創新點
[0012]正極電解液和負極電解液均通過各自的電解液進口以一定的流量流入(單/多)梯形液流電池，并進行電化學反應，反應完成后，由各自的電解液出口流出。由于(單/多)梯形液流電池進口橫截面積較出口橫截面積大，進口處的電解液流速較出口處小。利用上述(單/多)梯形液流電池充放電，電解液以較小的流速進入(單/多)梯形液流電池，隨著反應的進行，反應物濃度逐漸降低，但是由于(單/多)梯形液流電池的反應區域由進口到出口逐漸減小，所需要參與反應的反應量也隨之減小，并且電解液流量一定，由進口到出口的流速逐漸增加，提高了反應物料的供應速率，可以及時補充近出口所需的反應量，因此可以提高電池內的反應均勻性，降低電池內濃差極化，提高電池效率。
[0013]進液端流通截面積大，出液端流通截面積小；在相同流量的條件下，進液速度小，出液速度大，可克服由進液口電解液濃度高，出液口電解液濃度低造成的濃度梯度大的缺點，提高進出液口電解液濃度均勻性，降低濃差極化，提高電池電壓效率，增加電解液充放電時間，提高電解液利用率，提高電池能量密度；進而降低電池系統成本。
【附圖說明】
[0014]圖1單梯形電池的正負極液流框示意圖；
[0015]圖2多梯形(2個梯形為例)電池的正負極液流框示意圖；
[0016]圖3多梯形(2個梯形為例)電池與電堆裝配示意圖。
[0017]符號說明
[0018]正單梯形正極液流框-1，正極電極置放區_4，正極進液口 -5，正極進液導流流道_6，正極出液導流流道_7，正極出液口 -8，單梯形負極液流框_3，負極電極置放區_9，負極進液口 -10，負極進液導流流道-11，負極出液導流流道-12，負極出液口 -13，多梯形正極液流框-14，正極電極置放區1-15，正極電極置放區2-16，多梯形正極進液口 -17、18，多梯形正極進液導流流道_19、20，多梯形正極出液導流流道_21、22，多梯形正極出液口 -23、24，多梯形負極液流框-15，負極電極置放區1-33，負極電極置放區2-34，多梯形負極進液口 _25、26，多梯形負極進液導流流道_27、28，多梯形負極出液導流流道_29、30，多梯形負極出液口 -31、32，正極電極-35，負極電極-36，雙極板-37。
【具體實施方式】
[0019]根據圖1，對于單梯形液流電池:
[0020]正極多孔電極置于單梯形正極液流框-1的正極電極置放區-4內，于單梯形正極液流框-1上、靠近正極電極梯形下底邊(長邊)一側設有正極電解液進液流道，正極電解液進液流道包括正極進液口 -5和正極進液導流流道-6 ;靠近正極電極梯形上底邊(短邊)一側設有正極電解液出液流道，正極電解液出液流道包括正極出液導流流道-7和正極出液口 -8 ;正極電解液從正極進液口 -5流入，經正極進液導流流道-6流至多孔電極，通過多孔電極的電解液經正極出液導流流道-7匯集至正極出液口 -8，正極電解液由正極出液口 -8流出。
[0021]負極多孔電極置于單梯形負極液流框-3的負極電極置放區-9內，于單梯形負極液流框-3上、靠近負極電極梯形下底邊(長邊)一側設有負極電解液進液流道,負極電解液進液流道包括負極進液口 -10和負極進液導流流道-11 ;靠近負極電極梯形上底邊(短邊)一側設有負極電解液出液流道，負極電解液出液流道包括負極出液導流流道-12和負極出液口 -13 ;負極電解液從負極進液口 -10流入，經負極進液導流流道-11流至多孔電極，通過多孔電極的電解液經負極出