一种具有盘管流道的液流电池模块的制作方法

1.本发明涉及液流电池领域，具体涉及一种具有盘管流道的液流电池模块。


背景技术：

2.大容量储能技术例如液流电池系统能够有效缓解用电矛盾，其用于大规模的清洁能源发电尤其是风光发电时，能够解决电网带来的波动性，起到削峰填谷的作用，提升电网运行的安全性、经济性、灵活性，积极促进可再生能源的利用与发展。
3.液流电池系统通常包括两个电解液储液器、液流电池堆和用于输送电解液的电解液进、出管路，其中，两个电解液储液器分别用于存放正极电解液和负极电解液；液流电池堆一般由几个到几十个电池单元串联而成，每个电池单元可分为两个“半电池”，两个“半电池”之间通过隔膜分割，两个“半电池”上设置有用于连接正极电解液、负极电解液的开口和管路，液流电池系统利用流动的电解液作为储能介质，将电能转化为化学能储存在不同价态的钒离子电对中，需要时将化学能转化为电能输出，具有容量大、寿命长、成本低、效率高、安全可靠等特点。
4.目前大功率液流电池系统的集成设计中，采用公共流道进行电解液输送与分布，各电堆之间的电势差会引起电解液中的离子定向迁移，形成旁路电流。为了减少旁路电流造成的能量损耗，通常采用的方法包括延长主管路与各电堆之间的分支管长度或内径，参见申请号为cn202011195457.4的专利文献，在每个电堆的周围进行管路的来回缠绕设计，这种方式导致管路系统复杂，管接头很多，生产成本较高，且体积臃肿，密封可靠性低，极易产生泄露风险，维护时，如果缠绕在内侧的管路泄露，维修难度较高。


技术实现要素：

5.为改善现有技术的不足，本发明进行了全新进出液流道设计，取消了管路缠绕设计，模块化，安装便捷，无泄露风险，且流道长度可根据电阻的需求进行调节设计；使液流通道的设计更加紧凑，简洁，系统的管路安装更加便捷。
6.本发明提供一种具有盘管流道的液流电池模块，包括若干流道模块和单电池堆，所述流道模块包括相对设置的第一盘路模块和第二盘路模块，所述第一盘路模块和第二盘路模块设置在单电池堆的上部、下部、左侧、右侧，例如平行设置在单电池堆的上部、下部，或平行设置在单电池堆的左侧、右侧；
7.所述单电池堆通过进出液连接管路与第一盘路模块、第二盘路模块连接，所述第一盘路模块、第二盘路模块上设置有与外部电解液主管路连接的进出液接口，所述第一盘路模块、第二盘路模块的内部设置有若干组流道，若干组流道包括正极电解液流道和负极电解液流道，所述流道用于延长电解液主管路与单电池堆之间电解液的液流长度。
8.根据本发明的实施方案，所述流道模块(第一盘路模块、第二盘路模块)内的正极电解液流道和负极电解液流道对称分布，所述正极电解液流道、负极电解液流道呈弯曲结构、n型结构，字形结构或//型结构，例如由若干首尾相接的u字形构成的结构，所述正极电
解液流道、负极电解液流道的长度和直径根据实际需要设置。
9.例如，所述第一盘路模块内设置有两组流道：一组正极电解液流道和一组负极电解液流道，所述第二盘路模块内设置有两组流道：一组正极电解液流道和一组负极电解液流道。
10.根据本发明的实施方案，所述第一盘路模块和第二盘路模块之间设置有支撑件，所述支撑件用于支撑第一盘路模块和第二盘路模块，以形成容纳空间，所述单电池堆至少一部分位于容纳空间内，例如，所述单电池堆的两侧溢出于容纳空间外。
11.优选地，所述单电池堆与第一盘路模块、第二盘路模块接触或不接触。
12.优选地，所述支撑件可以为杆件、板件或其他能起到支撑作用的结构。
13.根据本发明的实施方案，所述流道模块与每个流道的端部相对应之处设置有进液口和出液口，所述进液口、出液口用于将外部液体导入流道内，或者将流道内的液体导出。
14.根据本发明的实施方案，所述进液口和出液口之间设置有堵头，所述堵头用于密闭所述流道位于进液口和出液口之间的端部区域，所述堵头用于密闭流道位于进液口和出液口之间的端部区域，避免流道内的电解液溢出。
15.根据本发明的实施方案，所述流道模块的外形结构可以是长方体，正方体，圆形，椭圆形或异形结构，例如为长方体。
16.根据本发明的实施方案，所述单电池堆内部由隔膜分割成正极区域和负极区域，单电池堆外壳与正极区域相对应之处设置有若干正极接口，与负极区域相对应之处设置有若干负极接口，例如包括两个正极接口和两个负极接口，正极接口分布于单电池堆的左侧顶部和底部，负极接口分布于单电池堆的右侧顶部和底部。
17.根据本发明的实施方案，所述正极接口通过进出液连接管路与第一盘路模块、第二盘路模块连接，用于将正极电解液导入和导出，负极接口通过进出液连接管路与第一盘路模块、第二盘路模块连接，用于将负极电解液导入和导出。
18.根据本发明的实施方案，所述流道模块上设置有进出液接口，所述进出液接口与外部电解液主管路连接，用于将电解液通过进出液接口导入流道模块中，所述进出液接口包括正极进出液接口和负极进出液接口，所述正极进出液接口与正极电解液主管路连接，所述负极进出液接口与负极电解液主管路连接。
19.作为一个实例地，所述第一盘路模块内设置有两组流道，所述流道的进液口通过正极进出液接口、负极进出液接口与外部电解液主管路连接，将外部正极电解液或负极电解液导入第一盘路模块内，所述出液口通过进出液连接管路与电堆连接。
20.作为一个实例地，所述第二盘路模块内设置有两组流道，所述流道的进液口通过正极进出液接口、负极进出液接口与外部电解液主管连接，将外部正极电解液或负极电解液导入第二盘路模块内，所述出液口通过进出液连接管路与电堆连接。
21.根据本发明的实施方案，所述流道模块采样非金属材料制成，优选采用塑料制成，例如采用pvc一体成型。
22.有益效果
23.本发明包括流道模块，流道模块的内部设置有流道，流道用于延长电解液主管路与单电池堆之间电解液的液流长度，从而减少旁路电流造成的能力损坏，且在使用时，不需要在外部设置复杂的旁路管路，结构较简单，且流道模块上的接头数量较小，不存在管道层
级的问题，与现有技术中由于接头众多，管道层级较多，易泄露难维修，需要占用大量空间相比，本发明的布管简单明了，采用对称设计方便，减小了整个系统需要的体积，节约了成本。
附图说明
24.图1为本发明中具有盘管流道的液流电池模块的结构示意图；
25.图2为本发明中流道模块端部的示意图；
26.图3为图2沿a-a方向的剖视图；
27.图4为1字形结构的流道示意图；
28.图5为图4沿a-a方向的示意图。
29.其中，1-流道模块，11-第一盘路模块，12-第二盘路模块，2-单电池堆，3-进出液连接管路，4-进出液接口，41-正极进出液接口，42-负极进液接口，5、6-进液口，7、8-出液口，9-流道，10-堵头。
具体实施方式
30.下文将结合具体实施例对本发明的结构做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
31.实施例1
32.参见图1所示，一种具有盘管流道的液流电池模块，包括流道模块1和单电池堆2，流道模块1包括相对设置的第一盘路模块11和第二盘路模块12，第一盘路模块11和第二盘路模块12之间设置有支撑件，支撑件用于支撑第一盘路模块11和第二盘路模块12，以形成容纳空间，支撑件可以为杆件、板件或其他能起到支撑作用的结构。
33.例如第一盘路模块11和第二盘路模块12通过连接杆连接，第一盘路模块11和第二盘路模块12之间形成容纳空间，单电池堆2位于容纳空间内，第一盘路模块11、第二盘路模块12平行设置在单电池堆2的上部和下部，与单电池堆2接触或不接触，且单电池堆2可以溢出容纳空间外。
34.单电池堆2内部由隔膜分割成正极区域和负极区域，单电池堆2外壳与正极区域相对应之处设置有若干正极接口，与负极区域相对应之处设置有若干负极接口，本实施例中例如包括两个正极接口和两个负极接口，正极接口分布于单电池堆2的左侧顶部、底部，负极接口分布于单电池堆2的右侧顶部、底部。
35.正极接口通过进出液连接管路3与第一盘路模块11、第二盘路模块12连接，用于将正极电解液导入和导出，负极接口通过进出液连接管路3与第一盘路模块11、第二盘路模块12连接，用于将负极电解液导入和导出。
36.流道模块1上设置有进出液接口4，进出液接口4通过外部电解液主管路与外部电解存储器连接，用于将电解液通过进出液接口4导入流道模块1中，进出液接口4包括正极进出液接口41和负极进出液接口42，正极进出液接口41与正极电解液主管路连接，负极进出液接口42与负极电解液主管路连接。
37.流道模块1内设置有两组组流道9：正极电解液流道和负极电解液流道，流道的设
置延长了液流通道的长度，从而有效的减小了旁路电流对电池堆的影响，流道9的长度、直径和结构根据实际需要设置。
38.流道模块1与每个流道9的端部相对应之处设置有进液口(5、6)和出液口(7、8)，进液口(5、6)、出液口(7、8)用于将外部液体导入流道9内，或者将流道9内的液体导出，进液口(5、6)和出液口(7、8)之间设置有堵头10，堵头10用于密闭流道位于进液口(5、6)和出液口(7、8)之间的端部区域，避免流道9内的电解液溢出。
39.本实施例中，第一盘路模块11内设置有两组流道9，流道9的进液口(5、6)通过正极进出液接口41、负极进出液接口42与外部电解液主管路连接，将外部正极、负极电解液导入第一盘路模块11内，正极电解液经过流道9后通过进液口(5、6)、进出液连接管路3进入单电池堆2内的正极区域和负极区域。
40.第二盘路模块12内设置有两组流道9，流道9的进液口(5、6)通过正极进出液接口41、负极进出液接口42与外部电解液主管路连接，将外部正极、负极电解液导入第二盘路模块12内，经过流道9后通过进液口(5、6)、进出液连接管路3进入单电池堆2内的正极区域和负极区域。
41.流道9的结构根据实际需要设置，可以为能够实现液体流动，且流动长度符合需求的任意结构，例如，流道9可以呈弯曲结构、n型结构，1字形结构或//型结构，例如由若干首尾相接的u字形构成的结构，流道9的长度和直径根据实际需要设置。
42.流道模块1的外形结构可以是长方体，正方体，圆形，椭圆形或异形结构，参见图1所示，为长方体；流道模块1采样非金属材料制成，可以采用塑料制成，本实施例中，流道模块1采用pvc一体成型。
43.以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种具有盘管流道的液流电池模块，包括若干单电池堆，其特征在于，还包括若干流道模块，所述流道模块包括相对设置的第一盘路模块和第二盘路模块，所述第一盘路模块和第二盘路模块平行设置在单电池堆的上部和下部；所述单电池堆通过进出液连接管路与第一盘路模块、第二盘路模块连接，所述第一盘路模块、第二盘路模块上设置与外部电解液主管路连接的进出液接口，所述第一盘路模块、第二盘路模块的内部设置有若干组流道，所述流道用于延长电解液主管路与单电池堆之间电解液的液流长度。2.根据权利要求1所述的具有盘管流道的液流电池模块，其特征在于，所述流道模块与每个流道的端部相对应之处设置有进液口和出液口，所述进液口、出液口用于将外部液体导入流道内，或者将流道内的液体导出。3.根据权利要求2所述的具有盘管流道的液流电池模块，其特征在于，所述进液口和出液口之间设置有堵头，所述堵头用于密闭所述流道位于进液口和出液口之间的端部区域，所述堵头用于密闭流道位于进液口和出液口之间的端部区域，避免流道内的电解液溢出。4.根据权利要求1至3任一项所述的具有盘管流道的液流电池模块，其特征在于，所述单电池堆内部由隔膜分割成正极区域和负极区域，单电池堆外壳与正极区域相对应之处设置有若干正极接口，与负极区域相对应之处设置有若干负极接口，例如包括两个正极接口和两个负极接口，正极接口分布于单电池堆的左侧顶部、底部，负极接口分布于单电池堆的右侧顶部、底部。5.根据权利要求1至3任一项所述的具有盘管流道的液流电池模块，其特征在于，所述正极接口通过进出液连接管路与第一盘路模块连接，用于将正极电解液导入和导出，负极接口通过进出液连接管路与第二盘路模块连接，用于将负极电解液导入和导出。6.根据权利要求1至3任一项所述的具有盘管流道的液流电池模块，其特征在于，所述流道模块上设置有进出液接口，所述进出液接口与外部电解存储器连接，用于将电解液通过进出液接口导入流道模块中，所述进出液接口包括正极进出液接口和负极进出液接口，所述正极进出液接口与正极电解液主管路连接，所述负极进出液接口与负极电解液主管路连接。7.根据权利要求1至3任一项所述的具有盘管流道的液流电池模块，其特征在于，所述流道呈弯曲结构、n型结构，1字形结构或//型结构。8.根据权利要求1至3任一项所述的具有盘管流道的液流电池模块，其特征在于，所述第一盘路模块和第二盘路模块之间设置有支撑件，支撑件用于支撑第一盘路模块和第二盘路模块，以形成容纳空间，所述单电池堆至少一部分位于容纳空间内。9.根据权利要求1至3任一项所述的具有盘管流道的液流电池模块，其特征在于，所述第一盘路模块内设置有两组流道：正极电解液流道和负极电解液流道，所述正极电解液流道的进液口通过正极进出液接口与外部正极电解液主管路连接，将外部正极电解液导入第一盘路模块内；所述负极电解液流道的进液口通过负极进出液接口与外部负极电解液主管路连接，将外部负极电解液导入第一盘路模块内，所述出液口通过进出液连接管路与电堆连接。10.根据权利要求1至3任一项所述的具有盘管流道的液流电池模块，其特征在于，所述第二盘路模块内设置有两组流道：正极电解液流道和负极电解液流道，所述正极电解液流
道的进液口通过正极进出液接口与外部电解液主管连接，将外部正极电解液导入第二盘路模块内；所述负极电解液流道的进液口通过负极进出液接口与外部负极电解液主管路连接，将外部负极电解液导入第二盘路模块内，所述出液口通过进出液连接管路与电堆连接。

技术总结
本发明涉及液流电池领域领域，具体涉及一种具有盘管流道的液流电池模块，该系统包括若干单电池堆和若干流道模块，流道模块包括相对设置的第一盘路模块和第二盘路模块，第一盘路模块和第二盘路模块平行设置在单电池堆的上部和下部；单电池堆通过进出液连接管路与第一盘路模块、第二盘路模块连接，第一盘路模块、第二盘路模块上设置与外部电解液主管路连接的进出液接口，第一盘路模块、第二盘路模块的内部设置有若干组流道，流道用于延长电解液主管路与单电池堆之间电解液的液流长度。本发明取消了管路缠绕设计，模块化，安装便捷，无泄露风险，且流道长度可根据电阻的需求进行调节设计；使液流通道的设计更具对称性，分流更均匀可靠。可靠。可靠。


技术研发人员：肖波 刘俊 谢玄之 张洁 尹兴荣 吴雪文 吴雄伟
受保护的技术使用者：湖南省银峰新能源有限公司
技术研发日：2022.03.23
技术公布日：2023/10/8