CN101841054A - 电池壳体装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池壳体装配方法，用于液流电池的壳体的装配，包括以下步骤：1)提供组成所述壳体的各部件和装有传压液体的容器，所述容器能够满足所述壳体的安装要求；2)将所述壳体的各部件放置于所述容器中；3)在所述传压液体中，利用连接装置按照所述液流电池的结构顺序连接所述壳体的各部件。本发明所提供的电池壳体装配方法可以提高装配过程中，液流电池的壳体各部位的压力分布的均匀性，进而提高液流电池的工作性能。

Description

电池壳体装配方法

技术领域

本发明涉及电能存储领域，特别是涉及一种用于液流电池的电池壳体装配方法。

背景技术

随着新型发电方式的不断应用，各种大容量的储能装置的应用也不断增多。

液流电池由于具有较好的存储性能，较高的放电深度，具有较长的使用寿命，能够满足较大电流的充放电的要求，而得到了广泛地应用。

液流电池包括多节电池单体串联成的电堆、电解液、储液罐、液泵及管道；其中，电池单体包括由端板、板框、密封圈、石墨毡电极、引出端子、高密度石墨板集流体和质子交换膜等通过螺栓连接的电池壳体，以及填充于电池壳体内的电解液。常用的电解液为含钒的酸性溶液，通过具有不同化合价的钒离子发生氧化还原反应来实现电能的存储或者释放。

液流电池的壳体采用压力密封结构，将电池壳体的各组件按照次序依次排列好以后，再将连接螺杆穿过电池壳体的各组件的螺孔，然后，上紧与螺杆相互配合的螺母。

在连接的过程中，螺杆与螺母施加在壳体上的压力通过组成电池壳体的各部件传递压力，而端板和板框一般为PVC材质，集流体为等静压处理的高密度石墨材质，密封圈为氟橡胶或者硅橡胶材质，引出端子为铜材质，即压力是通过固体弹性材料进行传递的；而由于固体弹性材料的压力传递性，会使得组成电堆的各电池单体的壳体的压力会沿着螺杆的轴向方向呈两边高中间低的分布状态。

压力的不均衡会造成电堆电压分布以及电池内部液流量的不均衡，对电池性能造成不利影响，严重时还会由于电堆中部压力过小密封不严，泄露电解液，使得电堆无法正常使用，限制了电池的串联节数。

因此，如何提高装配过程中，液流电池的壳体各部位的压力分布的均匀性，提高液流电池的工作性能，是本领域的技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池壳体装配方法，该电池壳体的装配方法可以提高装配过程中，液流电池的壳体各部位的压力分布的均匀性，提高液流电池的工作性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电池壳体装配方法，用于液流电池的壳体的装配，包括以下步骤：

1)提供组成所述壳体的各部件和装有传压液体的容器，所述容器能够满足所述壳体的安装要求；

2)将所述壳体的各部件放置于所述容器中；

3)在所述传压液体中，利用连接装置按照所述液流电池的结构顺序连接所述壳体的各部件。

优选地，在步骤1)中，所述传压液体为水。

优选地，在步骤1)中，所述传压液体为密封油。

优选地，在步骤2)中，将所述壳体的各部件按照电池的结构顺序依次放置于所述容器中。

优选地，所述连接装置为相互配合的螺杆和螺母。

优选地，所述壳体的各部件包括端板、引出端子、集流体、密封圈、板框、石墨毡电极和质子交换膜。

本发明所提供的用于液流电池的壳体装配的电池壳体装配方法，首先根据所要装配的液流电池提供组成壳体的各部，以及装有传压液体的容器，当然，容器需要能够保证壳体的安装，其尺寸、形状等各方面均不能限制或阻碍壳体的装配；然后将组成壳体的各部件放置于容器中；并在传压液体中，利用连接装置实现壳体的各部件的连接，即完成壳体的装配。可以看出，本发明所提供的电池壳体的装配方法，使得液流电池的壳体的装配在液体环境中完成，从而在利用连接装置进行连接时，位于两侧的各部件首先受到压力，使组成电池壳体的各部件沿压力方向的尺寸逐渐压缩，电池两侧的部件之间的间隙逐渐减小，从而使得间隙内的液体产生压强，由于电池壳体的各部件之间的液体是相通的，液体传压的速度非常高(可以理解为是瞬时的)，使得电池任何部件间的液体的压强在极短的时间内达到一致，从而保证了壳体的各部件时刻受到基本相等的压力，使电池各部位的压缩量一致，保证了电池各部位的内腔的体积的完全相等，这样，在电池的运转过程中，电池各内腔中的电解液流量相同，在一个电堆中，电池每节的电压都相等，避免了因电压分布不均造成的局部或单片电池过充，延长了集流体等易损件的使用寿命，减缓了电池电能效率和容量保持率的衰减速度，延长了电池的使用寿命。

在一种优选实施方式中，本发明所提供的电池壳体装配方法中，在容器中所装的传压液体为水，水不仅能够满足电池壳体装配中对传压性能的要求，而且成本较低，降低了电池安装过程中的成本。

附图说明

图1为本发明第一种具体实施方式所提供的电池壳体装配方法的流程示意图；

图2为在空气中进行电池壳体的装配对电池壳体压力分布的影响效果示意图；

图3为在传压液体中进行电池壳体的装配对电池壳体压力分布的影响效果示意图；

图4为在空气中进行电池壳体的装配对电池电压分布的影响效果示意图；

图5为在传压液体中进行电池壳体的装配对电池电压分布的影响效果示意图；

图6为在空气中进行电池壳体的装配对电池电能效率的影响效果示意图；

图7为在传压液体中进行电池壳体的装配对电池电能效率的影响效果示意图；

图8为在空气中进行电池壳体的装配对电池容量保持率的影响效果示意图；

图9为在传压液体中进行电池壳体的装配对电池容量保持率的影响效果示意图；

图10为液流电池壳体的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电池壳体装配方法，该电池壳体的装配方法可以提高装配过程中，液流电池的壳体各部位的压力分布的均匀性，提高液流电池的工作性能。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明第一种具体实施方式所提供的电池壳体装配方法的流程示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的电池壳体装配方法，包括以下步骤：

步骤S1：提供组成壳体的各部件和装有传压液体的容器，容器能够满足壳体的安装要求。

根据所需要装配的电池的节数等要求，准备组成壳体的各部件，同时容器需要能够保证壳体的安装，其尺寸、形状等各方面均不能限制或阻碍壳体的装配。

步骤S2：将壳体的各部件放置于容器中。

具体地，可以将壳体的各部件在空气中按照组装顺序排列好以后放置于容器中，也可以直接放置于容器中，在容器中完成各部件相对位置的排列，甚至可以按照顺序放置于容器中，一步同时完成放置和排列的任务，为下一步的组装做好准备。

步骤S3：在传压液体中，利用连接装置按照液流电池的结构顺序连接壳体的各部件。

将组成电池壳体的各部件放置于容器中以后，就可以利用连接装置按照在空气中装配液流电池壳体的方法完成液流电池壳体的组装。

当然，在传压液体中组装完成以后，需要再将电池壳体取出，将其内部的传压液体放出，再进行电解液的注入，以完成液流电池的加工。

请参考图2和图3，图2为在空气中进行电池壳体的装配对电池壳体压力分布的影响效果示意图；图3为在传压液体中进行电池壳体的装配对电池壳体压力分布的影响效果示意图。图2和图3中，坐标轴A表示电堆壳体，坐标轴B表示电堆壳体压力等级。

结合图2和图3可以看出，在传压液体环境中完成的电池壳体的装配，保证了电池壳体压力分布的平衡性，而在空气环境中完成的电池壳体的装配，使得电池壳体两端的压力较大，中间部位的压力较小，电池壳体压力分布的平衡性很差。

请参考图4和图5，图4为在空气中进行电池壳体的装配对电池电压分布的影响效果示意图；图5为在传压液体中进行电池壳体的装配对电池电压分布的影响效果示意图。图4和图5中，坐标轴C表示电堆节数，坐标轴D表示电堆电压。

结合图4和图5可以看出，在传压环境中装配完成的电池壳体，其每节电池的电压都基本相同，而在空气环境中装配完成电池壳体，其每节电池的电压差异性很大；这是由于在传压环境中装配完成的电池壳体，其压力分布平衡性很好，从而使得电池各构件的压缩量保持一致，电池内腔的体积完全相等，使得电池在运转过程中，各内腔中的电解液的流量相同，保证了电池每节之间的电压都相同。

请参考图6和图7，图6为在空气中进行电池壳体的装配对电池电能效率的影响效果示意图；图7为在传压液体中进行电池壳体的装配对电池电能效率的影响效果示意图。图6和图7中，坐标轴E表示循环次数，坐标轴F表示电堆电能效率。

结合图6和图7可以看出，随着电池使用循环次数的增多，电池的电能效率的变化情况，在传压液体中装配的电池的电能效率随着循环次数的增多变化不大，而在空气环境中装配的电池的电能效率随着循环次数的增多逐渐下降，后期的下降比较明显。

请参考图8和图9，图8为在空气中进行电池壳体的装配对电池容量保持率的影响效果示意图；图9为在传压液体中进行电池壳体的装配对电池容量保持率的影响效果示意图。图8和图9中，坐标轴E表示循环次数，坐标轴G表示电堆容量保持率。

结合图8和图9可以看出，随着电池循环使用次数的增多，电池的容量保持率的变化情况，在传压液体中装配的电池的容量保持率随着循环次数的增多变化不大，而在空气环境中装配的电池的容量保持率随着循环次数的增多逐渐下降，后期的下降比较明显。

综上所述，本发明所提供的电池壳体的装配方法，使得液流电池的壳体的装配在液体环境中完成，从而在利用连接装置进行连接时，位于两侧的各部件首先受到压力，使组成电池壳体的各部件沿压力方向的尺寸逐渐压缩，电池两侧的部件之间的间隙逐渐减小，使得间隙内的液体产生压强，而由于电池壳体的各部件之间的液体是相通的，液体传压的速度非常高(可以理解为是瞬时的)，使得电池任何部件间的液体的压强在极短的时间内达到一致，从而保证了壳体的各部件时刻受到基本相等的压力，使电池各部位的压缩量一致，保证了电池各部位的内腔的体积的完全相等，这样，在电池的运转过程中，电池各内腔中的电解液流量相同，在一个电堆中，电池每节的电压都相等，避免了因电压分布不均造成的局部或单片电池过充，延长了集流体等易损件的使用寿命，减缓了电池电能效率和容量保持率的衰减速度，延长了电池的使用寿命。

具体地，本发明所提供的电池壳体装配方法中，在容器中所装的传压液体可以为水，水不仅能够满足电池壳体装配中对传压性能的要求，而且成本较低，降低了电池安装过程中的成本。

当然，以上所述的水可以为通常意义上的蒸馏水或者去离子水，只要能够保证电池壳体装配的顺利进行即可。

在另一种具体实施方式中，本发明所提供的电池壳体装配方法的步骤S1的传压液体还可以为密封油。

密封油不仅可以实现快速传压的作用，而且可以保证装配完成后的电池壳体的密封性。

当然，在本发明所提供的电池壳体的装配方法，步骤S3中的连接装置也可以为相互配合的螺杆和螺母。将螺杆穿过组成电池壳体的各构件的通孔，然后在另一端旋入螺母，利用螺杆与螺母的相互运动和连接关系，实现电池壳体的装配。

螺纹和螺母的结构简单，成本较低，而且可以很方便地实现各构件之间的连接。

请参考图10，图10为液流电池壳体的结构示意图

由图中可以看出，组成电池壳体的各部件可以包括端板1、引出端子2、集流体3、密封圈4、板框5、石墨毡电极6和质子交换膜7。其各部件的排列顺序如图中所示，可以根据需要在一个电堆中串联多节电池。

以上对本发明所提供的电池壳体装配方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电池壳体装配方法，用于液流电池的壳体的装配，包括以下步骤：

1)提供组成所述壳体的各部件和装有传压液体的容器，所述容器能够满足所述壳体的安装要求；

2)将所述壳体的各部件放置于所述容器中；

3)在所述传压液体中，利用连接装置按照所述液流电池的结构顺序连接所述壳体的各部件。

2.根据权利要求1所述的电池壳体装配方法，其特征在于，在步骤1)中，所述传压液体为水。

3.根据权利要求1所述的电池壳体装配方法，其特征在于，在步骤1)中，所述传压液体为密封油。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电池壳体装配方法，其特征在于，在步骤2)中，将所述壳体的各部件按照电池的结构顺序依次放置于所述容器中。

5.根据权利要求1至3任一项所述的电池壳体装配方法，其特征在于，所述连接装置为相互配合的螺杆和螺母。

6.根据权利要求1至3任一项所述的电池壳体装配方法，其特征在于，所述壳体的各部件包括端板(1)、引出端子(2)、集流体(3)、密封圈(4)、板框(5)、石墨毡电极(6)和质子交换膜(7)。

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