液流电池在储能领域具有广阔的应用前景,但其密封问题一直是技术研发中的一个重要挑战。

液流电池的工作原理决定了其必须具备良好的密封性能。电解液在电池内部的流动,不仅要求密封材料具有高度的耐腐蚀性能,还要能够经受长时间的压力作用而不发生泄漏。一旦密封失效,电解液的泄露不仅会影响电池的正常工作,还可能对环境和设备造成严重的损害。

液流电池密封技术的挑战与解决方案

液流电池电堆结构图 图源网络侵权联系删除

液流电池密封技术的挑战与解决方案

胶水密封在液流电池上的应用部位 图摄于杜科展台

为了确保液流电池在全生命周期内的稳定运行,密封技术必须应对以下几个关键问题:

1. 装配完成不漏:在液流电池的初始装配阶段,必须确保所有组件之间的密封性完好,防止任何液体泄漏。

2. 高低温变化不漏:液流电池在运行过程中会经历温度的变化,因此密封材料和结构必须能够适应不同的温度条件,防止因热胀冷缩引起的泄漏。

3. 全生命周期内不漏:液流电池的密封性必须在其整个使用寿命期间保持稳定,避免长时间使用后密封材料老化或失效。

 应力产生的原因: 

在液流电池的使用过程中,密封问题的根源在于应力的产生。主要原因包括:

1. 板框之间的尺寸偏差:组件之间的制造偏差可能导致装配后的应力集中。

2. 不同材料之间膨胀率差异:液流电池中使用的不同材料在温度变化时膨胀率不同,会引起应力。

3. 温差变化所产生的膨胀:由于环境温度的变化,液流电池内部的材料会发生热胀冷缩,产生应力。

 密封问题的解决方案: 

要解决液流电池的密封问题,核心在于如何消除或减小应力,或者设计允许应力存在的结构。以下是几种有效的解决方案:

弹性梯次配置的粘接结构:

●  同种材质粘接:板框与一体化双极板采用同种材质的粘接胶,确保膨胀率一致,减少应力。

●  材料改性:对板框进行塑化处理,同时对双极板进行弹性体改性,以提高其弹性和适应性。

●  不同部位使用不同胶:根据不同部位的密封要求,使用不同粘接效果和灌封效果的胶,确保每个部位密封性能的最佳化。

●  灵活调控固化时间:根据实际需求,灵活调控粘接材料的固化时间,以适应不同的操作条件和环境。

液流电池密封技术的挑战与解决方案

杜科新材液流电池密封粘接解决方案 图源官微

液流电池密封技术的挑战与解决方案
液体胶水固化成型密封|图源:聚合储能官微(可视化电堆密封技术)

 结论:

液流电池的密封问题是一个复杂的工程挑战,但通过合理的材料选择和结构设计,可以有效减少应力的产生或使应力在可控范围内存在。采用弹性梯次配置的粘接结构,以及针对不同部位和条件的特定处理方法,是实现液流电池全生命周期内密封性的重要解决途径。通过不断的技术创新和优化,液流电池将能够在更广泛的应用场景中发挥其优势,为清洁能源的发展贡献力量。
液流电池(Flow Battery)是一种可充电电池,它通过液体电解质的流动来存储电能。与传统的固态电池(如锂离子电池)不同,液流电池的能量存储组件(电解质)是分离的,通常储存在外部容器中,在充放电过程中通过电池单元循环。
液流电池是一种活性物质存在于液态电解质中的电池技术,电解液在电堆外部,在循环泵的推动下流经电堆,实现化学能与电能的转换。国际上液流电池主要有全钒液流电池、锌溴电池、铁铬电池、多硫化钠溴电池4种技术路线。
其中全钒液流电池目前产业链建设和技术成熟度相对较高。全钒液流电池系统由功率单元(电堆),能量单元(电解液和电解液储罐),电解液输送单元(管路、阀、泵、传感器等辅助部件)以及电池管理系统等组成。其中,电堆由离子交换膜、电极、双极板、电极框、密封等材料构成。液流电池生产线包括(双极板,膜裁切,碳毡裁切,电堆堆叠组装)等。欢迎申请加入微信群。
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作者 808, ab