本发明实施例涉及钒电池技术领域,尤其涉及一种电池板及钒电池。
背景技术:
液流电池板多用于钒电池(全钒氧化还原电池,vrb,vanadiumredoxbattery)中,它是一种以不同价态的钒离子电解液进行氧化还原的电化学反应装置,能够高效地实现化学能与电能之间的相互转化。
具体的,它是以钒离子v4+/v5+和v2+/v3+作为电池的正负极氧化还原对,将正负极电解液分别储存于两个储液罐中,由耐酸液体泵驱动活性电解液至反应场所再回至储液罐中形成循环液流回路,以实现充放电过程。在整个全钒氧化还原液流电池储能系统中,电池组性能的好坏决定着整个系统的充放电性能,尤其是充放电功率。电池组是由多片单电池依次叠放压紧,串联而成。电池容量可以随着储液罐体积的增加而提高,电池的输出功率则由电池组控制,功率和容量相互独立,可以分开灵活设计,且电池使用寿命长,能深度放电而不损坏电池,它具有功率大、容量大、效率高、成本低、寿命长、绿色环保等优点,因此在风能太阳能储能、ups电源、电网调峰等领域有很好的发展前景。
现有技术中,钒电池主要包含作为电极材料使用的碳毡或者石墨毡、作为流道作用的电池板、以及作为集流体使用的电极板,而上述三者是通过装配压紧力来实现连接的,并设置密封垫,以确保不会泄露电解液。
然而,对于传统的液流框来说,其侧面具有一个整体的定位平面,因而,即便使用了作为密封措施的密封圈,密封圈多由价格昂贵的氟材料制成。通常,密封圈沿电池板壳体的边缘内圈设置,由于电池板壳体边长较长,密封圈的长度也随之而长,进一步提高了钒电池的制造成本。
此外,如果密封圈的密封效果不理想,则会造成电池内外漏液的情况。当电池内部漏液时,在电池工作时会发出热量,并在各流道出析出钒晶体,从而造成堵塞,影响电解液的流通,使电池瘫痪。当电池外部漏液时,则电解液会造成环境污染。现有技术中,钒电池的结构一般采用外置式弹簧,其结构参见图1,弹簧4套设在螺杆2上,弹簧4一端与钢结构夹板1接触,弹簧4另一端与螺帽3接触。在电堆组装时,把弹簧4与电堆中的组件一起压缩,电堆各个组件靠弹簧4压紧。但由于弹簧4无论怎么压缩,都存在一定的伸缩空间,弹簧4无法被螺帽3完全锁死,弹簧4变形,从而导致流道侧板5、双极板6、电池板7以及磺酸离子膜8之间出现渗漏的情况。此外,如果采用多组电堆组件组装,还会发生中间的电堆组件向下沉的情况,导致各组件流道孔错位,更容易发生正负液混合,导致发生放电现象,致使系统瘫痪。
技术实现要素:
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种电池板及钒电池,不仅可以避免渗漏,还可以降低电池板和钒电池的制作成本。
为了达到上述目的,本发明提供了一种电池板,包括壳体;
所述壳体设有用于安装电极板的安装口;
所述壳体沿所述安装口外圈附近设有第一橡胶密封圈,所述第一橡胶密封圈凸出于所述壳体表面。
与现有技术相比,本电池板所选用的第一橡胶密封圈的长度相对较短,故而降低了第一橡胶密封圈的制作成本,从而降低了钒电池的制作成本。
本发明还提供了一种钒电池,包括弹簧、螺帽、螺杆、两块钢结构夹板、两块流道侧板,以及n块如权利要求1所述的电池板,n为大于或等于1的自然数;
所述电池板位于所述流道侧板之间;
所述流道侧板的一侧设有弹簧固定结构,所述弹簧的一端安装在所述弹簧固定结构内,所述弹簧的另一端与所述钢结构夹板的一侧面接触,螺帽套设在螺杆上,螺帽与钢结构夹板的另一侧面接触。
本发明同现有技术相比,设计了内置式弹簧结构,弹簧设于流道侧板与钢结构夹板之间,当螺帽把电堆组件锁紧时,弹簧一起完成压缩,这样能量储存到了弹簧中,弹簧在组装好的电堆中释放能量,并对电堆形成恒定的挤压作用,从而提高了电堆组件之间的密封性,避免了相互泄漏;另一方面,由于挤压力足够,也避免了多个电堆组件组装时,中间的电堆组件向下沉的情况,从而避免了由于流道孔相互错误而导致正负液相互渗透造成放电。
在一实施例中,所述壳体沿所述壳体的边缘内圈附近设有第二橡胶密封圈,所述第二橡胶密封圈凸出于所述壳体表面。
在一实施例中,所述的弹簧固定结构包括外圈弹簧固定结构、内圈弹簧固定结构和中心弹簧固定结构。
在一实施例中,所述的外圈弹簧固定结构分别设在流道侧板的外圈边框上,每两个外圈弹簧固定结构之间的距离为50-80mm,每两个相对的外圈弹簧固定结构的位置相互对称。
在一实施例中,所述的内圈弹簧固定结构分别设在流道侧板的流道孔内侧的左右两端。
在一实施例中,所述的中心弹簧固定结构分别设在流道侧板的中心和对角线上。
在一实施例中,所述的弹簧固定结构为弹簧孔。
在一实施例中,所述的弹簧中,置于流道侧板内圈的压力小于置于流道侧板外圈的压力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术的结构示意图;
图2为第一实施方式中的电池板的结构示意图;
图3为第二实施方式中的钒电池的结构示意图;
图4为第二实施方式中的流道侧板部件结构示意图。
上述图中,1为钢结构夹板;2为螺杆;3为螺帽;4为弹簧;5为流道侧板;6为双极板;7为电池板;8为磺酸离子膜;9为流道孔;10为外圈弹簧固定结构;11为内圈弹簧固定结构;12为中心弹簧固定结构。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
第一实施方式提供了一种电池板,参见图2,该电池板7包括壳体;壳体设有用于安装电极板的安装口71;壳体沿安装口外圈附近设有第一橡胶密封圈72,第一橡胶密封圈72凸出于壳体表面。本实施方式中,第一橡胶密封圈的凸出部分的截面呈半球形。
通过上述内容不难发现,当多个电池板排列在一起时,第一橡胶密封圈受压使第一橡胶密封圈与壳体之间形成一封闭区域,防止漏液。由于第一橡胶密封圈沿安装口外圈附近设置,相对于现有技术中的将密封圈沿壳体边缘内圈附近设置的总长度较低,因此,使得密封材料的使用量降低,从而降低了钒电池的制造成本。不仅如此,由于第一橡胶密封圈的密封范围小,之后与第一橡胶密封圈配合的离子膜的面积也可相应减少,只要保证离子膜的面积略大于第一橡胶密封圈的围绕面积,使第一橡胶密封圈可以贴合在离子膜边缘即可,由于离子膜的价格非常高,因此也不难理解,降低离子膜的面积即降低了钒电池的制造成本。
值得说明的是,该壳体具有流道孔75用于电解液的流通,用于配合安装在钒电池中。
本实施例中,壳体还由一块大壳体76和两块小壳体74拼接而成,其中,大壳体具有安装口71,小壳体通过超音波焊接固定在大壳体76上,大壳体76和小壳体74为一体化结构,防止二者之间出现漏液现象。大、小壳体的拼装结构可用于电极板的安装。超音波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面,在加压的情况下,使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。本实施方式中,可在大壳体76和小壳体74的表面上设置焊接纹路,该纹路与搓衣板纹路相似,为倒w形,也可以说由多个三角形凸起并列布置而成。在融合时,由于三角形凸起的面积小,容熔化,使得该结构的熔合性能更好,大、小壳体连接的封闭性能也更好,不会出现漏液现象。
值得指出的是,壳体沿壳体的边缘内圈附近设有第二橡胶密封圈73,第二橡胶密封圈73凸出于壳体表面,以进一步提高电池板在拼装后的密封性能。
第二实施方式提供了一种钒电池,参见图3和图4,它包括钢结构夹板、螺杆、螺帽、流道侧板和弹簧,以及第一实施方式中的电池板,电池板紧挨排列。需要说明的是,电池板的数量可以为n个,n为大于或等于1的自然数。流道侧板5的一侧设有弹簧固定结构,弹簧4的一端安装在弹簧固定结构内,弹簧4的另一端与钢结构夹板1的一侧面接触,螺帽3套设在螺杆2上,螺帽3与钢结构夹板1的另一侧面接触。
本发明中,弹簧固定结构包括外圈弹簧固定结构10、内圈弹簧固定结构11和中心弹簧固定结构12。
外圈弹簧固定结构10分别设在流道侧板5的外圈边框上,每两个外圈弹簧固定结构10之间的距离为50-80mm,每两个相对的外圈弹簧固定结构10的位置相互对称。外圈弹簧固定结构10内安装的弹簧4起到对电堆组件整体的挤压作用,从而实现整体密封并避免中间的电堆组件下沉。
内圈弹簧固定结构11分别设在流道侧板5的流道孔9内侧的左右两端。
内圈弹簧固定结构11内安装的弹簧4起到对流道孔9的密封作用,避免流道孔9之间的电解液体相互渗透。
中心弹簧固定结构12分别设在流道侧板5的中心和对角线上。中心弹簧固定结构12内安装的弹簧4起到平衡挤压力的作用,使挤压力更均匀,从而使双极板6、电池板7与磺酸离子膜8更贴合,提高导电效率,从而也提高了电堆功率。弹簧固定结构为弹簧孔。
还需特别说明的是,本实施方式中的离子膜的面积略大于第一橡胶密封圈的围绕面积,使第一橡胶密封圈可以贴合在离子膜边缘,通过第一橡胶密封圈对离子膜施压固定,由于离子膜的价格非常高,因此也不难理解,降低离子膜的面积即降低了钒电池的制造成本。
弹簧4的压力为88n-141n,弹簧的距离与压力成正比,系数为1.76。
弹簧4为圆柱圆形截面材料压缩螺旋弹簧或圆柱矩形截面材料压缩螺旋弹簧,材质为碳素弹簧钢或合金弹簧钢。
弹簧4中,置于流道侧板5内圈的压力小于置于流道侧板5外圈的压力。每只弹簧4所需要储存的力是根据电堆截面积与体积的大小来确定的。
本发明设计了内置式弹簧结构,弹簧设于流道侧板与钢结构夹板之间,当螺帽把电堆组件锁紧时,弹簧一起完成压缩,这样能量储存到了弹簧中,弹簧在组装好的电堆中释放能量,并对电堆形成恒定的挤压作用,从而提高了电堆组件的密封性,避免了相互渗透;
另一方面,由于挤压力足够,也避免了多个电堆组件组装时,中间的电堆组件向下沉的情况,从而避免了由于流道孔相互错误而导致正负液相互渗透造成放电的现象。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。