一種全釩液流電池用非對稱電極框的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及全釩氧化還原液流電池組領域，具體為一種全釩液流電池用非對稱電極框。
【背景技術】
[0002]作為一種新型綠色儲能電池，全釩氧化還原液流電池的活性物質為不同價態的釩離子，電池工作過程中通過栗的驅動將不同價態的釩離子注入電池兩極，進行氧化還原反應。充電時正極四價釩轉變為五價，負極三價釩轉變為二價釩；放電時正極五價釩轉變為四價，負極二價釩轉變為三價。全釩液流電池由電堆、電解液、栗、管路系統和監控系統構成。其中電堆一般由:電極、隔膜、液流框、集流板和雙極板等構成。電解液經過管路系統的分配流入液流框。液流框當前研究主要關注密封及均勻分配電解液，而對于組裝電池組后因單片電池不一致性引起的漏電電流關注近乎空白。根據歐姆定律，板框流場的尺寸設計對漏電電流影響較大，合理的尺寸可增大電解液電阻，從而降低漏電電流，提高電池庫倫效率。
[0003]漏電電流根據電堆規模不同，最高可占到電堆總電流的10%，其主要受電池組內單片電池電解液的分配、電解液電導率、電池內阻、電池位置和流道形狀影響。在電堆材料如隔膜、電極、雙極板等和裝堆方式固定不變時，流道形狀便成了漏電電流的主要影響因素。單獨考慮電阻大小，流道形狀長而窄會直接增大電阻減小漏電電流，但采取這種措施同樣會增加電池組的壓力損失，所以減小漏電電流和壓損之間存在一個最佳值，而通過計算機輔助設計進行流場的優化設計則顯得尤為重要。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種全釩液流電池用非對稱電極框，在保持壓損不變的前提下，保證電解液的均勻分布，同時降低漏電電流的影響，提高電池庫倫效率，延緩容量衰減速度，保證釩電池長期循環穩定性。
[0005]本實用新型的技術方案是:
[0006]—種全釩液流電池用非對稱電極框，采用進出液側的不對稱結構，進液測和出液側之間為電極腔，進液測設置主進液口、進液流道、進液緩沖槽、進液導流槽，主進液口通過進液流道與進液緩沖槽連通，進液緩沖槽通過進液導流槽與電極腔連通；出液側設置出液緩沖槽、出液流道、主出液口，出液緩沖槽通過出液流道與主出液口連通；主進液口里面的電解液通過進液流道流入進液緩沖槽中，再通過進液導流槽均勻分配到電極腔內；電解液直接由電極腔流入出液緩沖槽，再經出液流道流入主出液口。
[0007]所述的全釩液流電池用非對稱電極框，主進液口數量大于主出液口數量，主進液口的數量與主出液口的數量之比例范圍為(4:3)?(2:1)。
[0008]所述的全釩液流電池用非對稱電極框，主進液口的個數在2?5之間。
[0009]所述的全釩液流電池用非對稱電極框，釩電池正負極非對稱電極框的主進液口個數保持一致，在同一非對稱電極框上，存在主進液口以及另一極非對稱電極框的進液管道口 ；其中，主進液口和進液管道口在非對稱電極框寬度方向上間隔排列，彼此間間隔相等。
[0010]所述的全釩液流電池用非對稱電極框，與非對稱電極框邊緣處主進液口相連的進液流道為單“L”形或1/4橢圓形，與其他主進液口相連的進液流道則為雙“L”形或1/2橢圓形。
[0011 ] 所述的全釩液流電池用非對稱電極框，釩電池正負極非對稱電極框的主出液口個數保持一致，在同一非對稱電極框上，存在主出液口以及另一極非對稱電極框的出液管道口 ；其中，主出液口和出液管道口在非對稱電極框寬度方向上間隔排列，彼此間間隔相等。
[0012]所述的全釩液流電池用非對稱電極框，非對稱電極框內側設置密封槽，密封槽層數為2?4層。
[0013]所述的全釩液流電池用非對稱電極框，非對稱電極框背面進液管道口、出液管道口處設有密封圈，密封圈層數為1?3層。
[0014]本實用新型的工作原理是:
[0015]首先采用對稱的主進液口及進液流道對電解液進行第一次分配，相對單一進液口提高均勻性，同時由于分流可以降低液口處的壓力進而提高密封性；然后在電解液進入電極前設置進液緩沖槽及數個不等寬的進液導流槽進行第二次分配，可極大的改善電解液在電極內的流動及傳質均勻性；最后在出液側采取出液緩沖槽與電極腔直接相連，減小流場因局部尺寸變化而產生的壓力損失，并經由出液流道及主出液口流出，該結構相對與對稱結構的板框漏電電流可減少50%以上。這種新型設置可有效的提高支路電阻，降低漏電電流，延緩電池組的容量衰減，從而保證釩電池的長期循環穩定性。
[0016]本實用新型的優點及有益效果是:
[0017]本實用新型的進液側和出液側采取不對稱設計，其中主進液口及進液流道個數大于主出液口及出液流道個數，這樣出液口流阻會大幅增加，漏電電流也會大幅降低。此外，通過控制進液緩沖槽寬度、進液導流槽間隔及其尺寸來保證電解液在電極入口處的均勻分布。由于電極內電解液的流動阻力很大，已經對出液側電解液起到了均勻分配的作用，因此取消出液側的導流槽，大幅降低壓損，用于抵消因減少主出液口及出液流道所帶來的壓損增加部分。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型實施例1中電極框的正面結構示意圖。
[0019]圖2是本實用新型實施例1中電極框的反面結構示意圖。
[0020]圖3是本實用新型實施例2中電極框的正面結構示意圖。
[0021]圖4是本實用新型實施例2中電極框的反面結構示意圖。
[0022]圖中，1非對稱電極框；2主進液口 ；3進液管道口 ；4進液流道；5進液緩沖槽；6進液導流槽；7電極腔；8出液緩沖槽；9出液流道；10主出液口；11出液管道口 ；12密封槽；13密封圈。
【具體實施方式】
[0023]如圖1-圖4所示，在【具體實施方式】中，本實用新型全釩液流電池用非對稱電極框1，采用進出液側的不對稱結構，進液測和出液側之間為電極腔7，進液測設置主進液口 2、進液流道4、進液緩沖槽5、進液導流槽6，主進液口 2通過進液流道4與進液緩沖槽5連通，進液緩沖槽5通過進液導流槽6與電極腔7連通，主進液口 2里面的電解液通過進液流道4流入進液緩沖槽5中，然后再通過進液導流槽6均勻分配到電極腔7內。出液側設置出液緩沖槽8、出液流道9、主出液口 10，出液緩沖槽8通過出液流道9與主出液口 10連通，出液側不再設置出液導流槽，電解液直接由電極腔7流入出液緩沖槽8，再經出液流道9流入主出液口 10。
[0024]其中，主進液口 2的數量與主出液口 10的數量并不相等，出液側不再設置出液導流槽。主進液口數量大于主出液口數量，主進液口 2的數量與主出液口 10的數量之比，兩者比較優選的比例范圍為(4:3)?(2:1)。主進液口 2數量越多，其電解液分布越均勻，其中主進液口的個數在2?5之間為宜，過多則結構過于復雜。釩電池正負極非對稱電極框1的主進液口 2的個數保持一致，在同一非對稱電極框1上，存在主進液口 2以及另一極非對稱電極框1的進液管道口 3。其中，主進液口 2和進液管道口 3在非對稱電極框1寬度方向上間隔排列，彼此間間隔相等。與非對稱電極框1邊緣處主進液口 2相連的進液流道4為單“L”形或1/4橢圓形，而與其他主進液口 2相連的進液流道4則為雙“L”形或1/2橢圓形。
[0025]釩電池正負極非對稱電極框1的主出液口 10的個數保持一致。在同一非對稱電極框1上，存在主出液口 10以及另一極非對稱電極框1的出液管道口 11。其中，主出液口10和出液管道口 11在非對稱電極框1寬度方向上間隔排列，彼此間間隔相等。非對稱電極框1內側設置密封槽12，通過氟橡膠對其進行密封，防止電解液外漏，密封槽層數為2?4層。非對稱電極框1背面進液管道口 3、出液管道口 11處設有密封圈13，通過氟橡膠對其進行密封，防止電解液內串，密封圈層數為1?3層。
[0026]以下將結合附圖和