一種鋰離子液流電池反應器。該鋰離子液流電池反應器包括惰性氣體通道、正極懸浮液通道和負極懸浮液通道。正極懸浮液通道和負極懸浮液通道之間設有一層或者多層多孔隔膜構成電極懸浮液通道。惰性氣體通道處于電極懸浮液通道外側四周邊緣，與電極懸浮液通道相互獨立，惰性氣體通道內惰性氣體與電極懸浮液通道內的電極懸浮液互不直接接觸。本發明專利技術為電池反應器提供了一個惰性氣體保護氛圍，防止了空氣中的水蒸氣和氧氣與電極懸浮液直接接觸，同時對電池反應器起到了散熱冷卻的作用，解決了目前鋰離子液流電池反應器因沒有設置氣體保護裝置而存在的安全隱患。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種具有惰性氣體保護裝置的鋰離子液流電池反應器。
技術介紹
鋰離子液流電池綜合了鋰離子電池和液流電池的優點，是一種能量密度大、成本較低的新型可充電電池。鋰離子液流電池由正極懸浮液池、負極懸浮液池、電池反應器、液泵(或者其他動力系統)及密封管道組成。其中，正極懸浮液池盛放正極復合材料顆粒(如磷酸鐵鋰復合材料顆粒)和電解液的混合物，負極懸浮液池盛放負極復合材料顆粒(如鈦酸鋰復合材料顆粒)和電解液的混合物。鋰離子液流電池工作時，電極懸浮液在液泵(或其他動力)的推動下通過密封管道在電極懸浮液池和電池反應器之間流動，流速可根據電極懸浮液濃度和環境溫度(或者動力大小)進行調節。鋰離子液流電池的關鍵部件是電池反應器，包括正極懸浮液通道和負極懸浮液通道，在正極懸浮液通道和負極懸浮液通道之間設有電子不導電的多孔隔膜，充放電時，正極懸浮液通道內的正極懸浮液和相鄰負極懸浮液通道內的負極懸浮液的鋰離子可以通過多孔隔膜微孔中的電解液進行交換。具體過程是，當電池放電時，負極懸浮液通道內的負極復合材料顆粒內部的鋰離子脫嵌而出，進入電解液，并通過多孔隔膜到達正極懸浮液通道，嵌入到正極復合材料顆粒內部；與此同時，負極懸浮液通道中的負極復合材料顆粒內部的電子流入負極集流體，并通過負極極耳流入負極極柱，在電池的外部回路完成做功后流入正極極柱，通過正極極耳流入正極集流體，最后嵌入正極懸浮液通道中的正極復合材料顆粒內部。電池充電的過程與之相反。這樣，在鋰離子液流電池反應器中進行電池的充放電過程。電極懸浮液由有機電解液、電極活性材料和導電劑組成，是一種粘稠的非水系懸浮液。由于目前的電池反應器沒有設置惰性氣體保護通道，電池反應器長期使用后，會出現氣密性不好使得外界空氣中的水蒸氣和氧氣與電極懸浮液直接接觸，影響電池反應器的安全性能，這些問題在一定程度上影響了鋰離子液流電池的整體性能。
技術實現思路
本專利技術目的在于克服目前電池反應器存在的氣密性不足、散熱性不好等缺點，提出一種鋰離子液流電池反應器。本專利技術的目的是通過下述方式實現的一種鋰離子液流電池反應器，包括惰性氣體通道、正極懸浮液通道和負極懸浮液通道，正極懸浮液通道和負極懸浮液通道組成電極懸浮液通道。所述正極懸浮液通道和負極懸浮液通道之間設有一層或者多層多孔隔膜，正極懸浮液通道、負極懸浮液通道與多孔隔膜的四周的邊緣處粘接固定在一起，構成電極懸浮液通道。所述惰性氣體通道設有進氣口和出氣口，惰性氣體通道處于所述的電極懸浮液通道外側四周邊緣，與電極懸浮液通道相互獨立，惰性氣體通道內惰性氣體與電極懸浮液通道內的電極懸浮液互不直接接觸。惰性氣體由惰性氣體通道的進氣口進入所述的鋰離子液流電池反應器，在電極懸浮液通道邊緣外側四周流通，為電池反應器提供惰性氣體保護氛圍。所述惰性氣體為氮氣或氬氣或氮氬混合氣體。所述的正極懸浮液通道由正極集流體和正極塑料墊板組成，在正極集流體的邊緣處粘接固定正極塑料墊板，所述的負極懸浮液通道由負極集流體和負極塑料墊板組成，在負極集流體的邊緣處粘接固定負極塑料墊板。在正極懸浮液通道和負極懸浮液通道之間設有一層或者多層多孔隔膜，所述多孔隔膜粘接固定在正極塑料墊板和負極塑料墊板之間，多孔隔膜將正極懸浮液中的正極活性材料顆粒和負極懸浮液中的負極活性材料顆粒相互隔開，避免正負極活性材料顆粒直接接觸而導致電池內部的短路。進一步，正極集流體和負極集流體為平板，或為具有直通溝槽的波形板，所述的波形板的剖面形狀為正弦波或方波或三角波或梯形波或鋸齒波或脈沖波，或者具有凸凹起伏的異型波。正極集流板采用鋁板或表面鍍鋁的金屬板，金屬板的厚度為O. 05、. 5毫米，負極集流板的材料為銅或鎳或表面鍍銅或表面鍍鎳的金屬板，金屬板的厚度為O. 05、. 5毫米。所述的塑料墊板材料為不與電解液反應的電子不導電的有機材料。多孔隔膜的材料采用聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯等的電子不導電的聚合物材料中的一種，或者采用玻璃纖維·無紡布、合成纖維無紡布、陶瓷纖維紙等的電子不導電的微孔無機非金屬材料中的一種，或者，多孔隔膜的材料采用電子不導電的聚合物基體、液體有機增塑劑和鋰鹽三部分復合構成的凝膠聚合物電解質復合材料。多孔隔膜的孔隙內為電子不導電的電解液。多孔隔膜的作用是阻礙正極顆粒和負極顆粒材料的通過而允許含鋰離子的電解液通過。本專利技術鋰離子液流電池反應器關鍵在于，在電極懸浮液通道外側四周設置惰性氣體通道，電極懸浮液通道與惰性氣體通道相互獨立，且惰性氣體通道內的惰性氣體與電極懸浮液通道內的電極懸浮液互不直接接觸。電池工作時，電極懸浮液通道處于惰性氣體保護氛圍中，防止了空氣中的水蒸氣和氧氣與電極懸浮液直接接觸，解決了目前電池反應器存在的安全隱患。進一步，本專利技術鋰離子液流電池反應器關鍵還在于所述惰性氣體通道內通入惰性氣體，能夠對電池反應器起到散熱冷卻的作用。本專利技術的優勢在于鋰離子液流電池的電極懸浮液由有機電解液、電極活性材料和導電劑組成，是一種粘稠的非水系懸浮液，本專利技術所述的鋰離子液流電池反應器電極懸浮液通道處于惰性氣體保護氛圍中，惰性氣體通道與電極懸浮液通道相互獨立，且惰性氣體與電極懸浮液互不直接接觸，防止了空氣中的水蒸氣和氧氣與電極懸浮液直接接觸，很好的解決了目前鋰離子液流電池反應器因沒有設置氣體保護裝置而存在的安全隱患，同時對電池反應器起到了散熱冷卻的作用，提高了電池的安全使用性能。附圖說明圖I為本專利技術實施例I電池反應器的結構示意圖，圖Ib是圖Ia沿A-A'的剖視圖；圖2為本專利技術實施例2電池反應器的結構示意圖；圖3為本專利技術實施例2電池反應器的多個正極懸浮液通道、多孔隔膜和負極懸浮液通道相互置加后的結構不意圖；圖4為本專利技術實施例2電池反應器的安裝密封蓋板和進出液罩的結構示意圖。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術進行詳細說明。實施例I圖I所示為實施例I鋰離子液流電池反應器1，本實施例包括惰性氣體通道117、正極懸浮液通道113和負極懸浮液通道114。正極懸浮液通道113和負極懸浮液通道114組成電極懸浮液通道。多孔隔膜位于正極懸浮液通道113和負極懸浮液通道114之間，多孔隔膜將正極懸浮液中的正極活性材料顆粒和負極懸浮液中的負極活性材料顆粒相互隔開，避免正負極活性材料顆粒直接接觸而導致電池內部的短路。 所述的惰性氣體通道117處于電極懸浮液通道的四周邊緣外側，與電極懸浮液通道相互獨立，且惰性氣體通道內的惰性氣體與電極懸浮液通道內的電極懸浮液互不直接接觸。惰性氣體由惰性氣體通道117的進氣口進入所述的鋰離子液流電池反應器，在電極懸浮液通道邊緣外側四周流通，為電池反應器提供惰性氣體保護氛圍。所述的正極懸浮液通道113由正極集流體101和正極塑料墊板102組成，正極集流體101與正極塑料墊板102的四周邊緣處粘接固定，所述的負極懸浮液通道114由負極集流體106和負極塑料墊板104組成，負極集流體106與負極塑料墊板104的四周邊緣處粘接固定。所述正極塑料墊板102和負極塑料墊板104為一框型板，正極集流體與負極集流體的尺寸相同，且正極集流體101的尺寸大于正極塑料墊板102，負極集流體106的尺寸大于負極塑料墊板104，并且正極集流體與負極集流體106分別完全覆蓋正極塑料墊板102和負極塑料墊板104。在正本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鋰離子液流電池反應器，其特征在于，所述電池反應器包括：惰性氣體通道、正極懸浮液通道和負極懸浮液通道；所述的正極懸浮液通道和負極懸浮液通道組成電極懸浮液通道；所述正極懸浮液通道和負極懸浮液通道之間設有多孔隔膜；所述的正極懸浮液通道、多孔隔膜和負極懸浮液通道三者在四周邊緣處粘接固定在一起；所述惰性氣體通道處于電極懸浮液通道外側四周邊緣，與電極懸浮液通道相互獨立，惰性氣體通道內惰性氣體與電極懸浮液通道內的電極懸浮液互不直接接觸。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳永翀，張艷萍，馮彩梅，韓立，張萍，王秋平，
申請(專利權)人：中國科學院電工研究所，
類型：發明
國別省市：
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