本实用新型涉及液流电池技术领域，具体涉及一种电堆结构。
背景技术：
液流电池是一种活性物质存在于液态电解质中的二次电池技术。液流电池由两种储存在外部罐中的液体电解质构成，并根据需要在循环泵的推动下通过管道输送到电池中，流经电堆并发生电化学反应，使电子来回穿过电池中的膜，进行化学能与电能的转换，从而实现电能的存储与释放。
液流电池工作过程中需要电解液不停地循环流动，因此电堆中的电解液泄漏是一个常见问题。目前常见的处理方式是通过在液流电池的电堆的结合处设置密封圈，并在电堆外部设置螺栓加固，挤压电堆中的密封圈以实现对电堆的密封。
问题在于，电解液具有一定的腐蚀性，长期使用后容易使密封圈老化；同时，电解液在循环泵的作用下具有一定的压强。当密封圈被腐蚀老化后，无法持续稳定地对电堆结合处进行密封，电解液施加在电堆结构上的压力容易冲破密封圈，从结合处的缝隙中泄漏，影响液流电池正常使用。
技术实现要素：
有鉴于此，本申请提供一种电堆结构，将电极组件堆叠设置后，在电极组件外周面上设置封板，并采用熔融焊接的方式将封板与堆叠的电极组件连接为一个整体，无需设置密封圈即可实现对电极组件的密封，保证了电堆的稳定使用。
为解决以上技术问题，本实用新型提供的技术方案是一种电堆结构，包括若干依次堆叠的电极组件，平行于所述电极组件堆叠方向的周面外设有封板，所述封板和电极组件的周面之间通过熔融焊接，所述电极组件堆叠方向的两个端部设有端板。
优选的，所述封板和所述电极组件之间设置有用于熔融所述封板和电极组件的第一激光焊接层；所述第一激光焊接层与每一片电极组件的周面熔融。
优选的，所述第一激光焊接层为片状的吸光层或涂覆在所述封板上的吸光材质涂层。
优选的，所述端板朝向所述电极组件的一侧设有用于导电的金属极片。
优选的，每个所述端板一侧均设有双极板，所述双极板设置在成对的所述金属极片之间；位于电极组件同侧的所述双极板和金属极片之间形成通路。
优选的，所述电极组件与所述双极板之间设有电极框，所述电极框与电极组件的端部匹配。
优选的，相邻所述电极组件之间设有离子交换膜；所述电极组件包括双极板，所述双极板被成对设置的聚合物框体夹持固定。
优选的，成对的所述聚合物框体之间通过第二激光焊接层熔融焊接。
优选的，所述聚合物框体背对双极板的一侧设置有导流框，所述聚合物框体与导流框之间通过第三激光焊接层熔融焊接。
优选的，相邻所述电极组件和离子交换膜之间设有碳毡。
本申请与现有技术相比，其有益效果为：
在堆叠的电极组件周面上焊接封板，使电极组件和封板之间紧密焊接为一体，无需在接缝处设置密封圈。从而避免了密封圈被腐蚀老化导致电解液泄漏的问题，保证了密封效果。
在封板和电极组件之间设置第一激光焊接层，激光透过封板照射第一激光焊接层，第一激光焊接层吸收激光的热辐射产生热量，将贴合在第一激光焊接层上的封板和电极组件熔融并结合在一起，实现封板和电极组件之间的熔融焊接。
第一激光焊接层在每一层电极组件上均进行熔融，从而使电极组件充分与封板焊接，增加了电堆的密封性和结构稳定性。
在组装电堆时，片状的吸光层可以方便地放置在封板和电极组件之间，封板和电极组件合拢挤压将片状吸光层的位置固定，便于后续的焊接加工。
激光焊接时，激光穿过封板后照射在第一激光焊接层上，当封板与激光焊接层的激光吸收率之间的差距达到一定程度后，激光在穿透封板时受到封板干扰较小，从而不影响到焊接效果。
在双极板与电极组件之间垫设电极框，端部的双极板与电极组件之间保持一定的间隙，使电解液充分流动，优化了电堆结构的整体性。
在电极组件和离子交换膜之间设置碳毡，增大导电面积，使相邻结构之间的电阻率降低，改善了电堆导电性能。
附图说明
图1为本实用新型电堆结构的组装示意图；
图2为本实用新型电堆结构的结构示意俯视图；
图3为本实用新型中电极组件的结构示意图
附图标记：电极组件1、双极板11、聚合物框体12、导流框13、封板2、第一激光焊接层31、第二激光焊接层32、第三激光焊接层33、端板41、金属极片42、电极框43、离子交换膜51、碳毡52。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，本实用新型实施例提供一种电堆结构，包括若干依次堆叠的电极组件1，平行于电极组件1堆叠方向的周面外设有封板2。封板2和电极组件1之间设置有用于熔融封板2和电极组件1的第一激光焊接层31，封板2和电极组件1的周面之间通过熔融焊接；第一激光焊接层31与每一层电极组件1的周面熔融。第一激光焊接层31为片状的吸光层或涂覆在所述封板上的吸光材质涂层。作为优选方案，在本实施例中，设封板2背对第一激光焊接层31一侧对激光的吸光率为a，设第一激光焊接层31对激光的吸光率为b，a和b满足以下关系：
b-a≥20％。
平行于电极组件1堆叠方向的两个端部设有端板41，端板41朝向电极组件1的一侧设有用于导电的金属极片42。端板41作为挤压固定电极组件1的承力结构，需要采用较高结构强度的材质制备，当端板41为高结构强度的金属材质如铝合金时，在端板41和金属极片42之间设有绝缘层。每个端板41一侧均设有双极板11，双极板11设置在成对的金属极片42之间；位于电极组件1同侧的双极板11和金属极片42之间形成通路。电极组件1与双极板21之间设有电极框43，电极框53与电极组件1的端部匹配。相邻电极组件1之间设有离子交换膜51，相邻电极组件1和离子交换膜51之间设有碳毡52。
请参考图3，电极组件1包括双极板11，双极板11被成对设置的聚合物框体12夹持固定；成对的聚合物框体12之间通过第二激光焊接层32熔融焊接。聚合物框体12背对双极板11的一侧设置有导流框13，聚合物框体12与导流框13之间通过第三激光焊接层33熔融焊接。在本实施例中，聚合物框体12为热塑性聚合物树脂材质，优选为高密度聚乙烯；本领域技术人员在理解本技术方案的基础上，还可以采用聚酯、聚烯烃、聚酮、abs、pbt等热塑性有机材质，均不影响本技术方案的实现。
本实施例所提供的电堆的制备方法为:在聚合物框体12上预设第二激光焊接层32，用聚合物框体12从两侧夹持双极板11。采用激光穿透聚合物框体12后照射在第二激光焊接层32上，第二激光焊接层32吸收激光能量而发热，产生的高温将双极板11两侧的聚合物框体12熔融焊接为一体。在焊接后的两块聚合物框体12外侧分别设置导流框13，导流框13和聚合物框体12之间预设第三激光焊接层33。激光照射第三激光焊接层33使其发热，将导流框13与聚合物框体12焊接，制得电极组件1。
若干电极组件1与离子交换膜51依次间隔叠放；在相邻电极组件1和离子交换膜51之间垫设有碳毡52。电极组件1的两侧端部均依次叠放设置电极框43、双极板11、金属极片42和端板41。从两侧端部对电极组件1施加挤压应力，使电极组件1处于紧密贴压的状态。在电极组件1堆叠方向的端部上设置紧固件，然后撤去挤压应力，电极组件1依然保持着堆叠挤压的状态。在封板2与电极组件1之间设置第一激光焊接层31，再利用工装将封板固定在电堆上，激光照射第一激光焊接层31，将封板2与电极组件1焊接为一体。为了保证密封效果，每一个电极组件1的侧边均与封板2熔融焊接。撤除工装，即制得本实施例提供的电堆结构。
在本实施例中，第一激光焊接层31可以为片状的吸光层，或涂覆在封板2上的吸光材质涂层。当第一激光焊接层31位片状的吸光层时，在安放封板2前，直接将第一激光焊接层31设置在封板2和电极组件1之间，封板2与电极组件1之间的贴合挤压使第一激光焊接层31位置固定，便于进行后续的激光焊接。当第一激光焊接层31位吸光材质涂层时，其制备方法为：将不透光材质加入溶剂中制备出溶液或悬浊液；将溶液或悬浊液涂覆在封板2上；溶剂蒸发后在封板2上留下的涂层即为第一激光焊接层31。此处的不透光材质为对激光具有良好吸收性能的材质，包括但不限于炭黑、石墨，或有色聚乙烯、有色聚丙烯、有色聚氯乙烯、有色无规共聚聚丙烯等有色有机聚合物，或深色的金属氧化物、深色的金属盐等材质。第二激光焊接层32和第三激光焊接层33的结构原理与第一激光焊接层31类似。
为了减少激光的能量损耗，提升激光焊接效果，在本实施例中，封板2为对近红外线激光的透射率大于20％的透光材质。
本实施例提供的电堆结构，通过激光焊接的方式将封板2与电极组件1通过激光焊接为一体，电极组件1与封板2之间形成无空隙的密封结构，无需再设置密封圈进行密封，避免了密封圈容易被电解液老化的问题，有效提升电堆结构的密封性能和使用寿命。
采用激光焊接时，激光穿透封板2后照射到第一激光焊接层31上，第一激光焊接层31吸收激光并转化为热量。因此，封板2的吸光率必然需要小于第一激光吸收层31。在本实施例中，优选封板2的吸光率与第一激光焊接层31的吸光率之差在20％以上，限制了封板2吸收的激光量，从而减少了激光在穿透封板2时的损耗以及发热，增加第一激光焊接层31的能量接收率，从而改善了焊接质量。在电极组件1和离子交换膜51之间设置碳毡52，能够有效提升电极组件的导电率，优化电堆的发电效率。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
1.一种电堆结构，包括若干依次堆叠的电极组件，其特征在于，平行于所述电极组件堆叠方向的周面外设有封板，所述封板和电极组件的周面之间通过熔融焊接；所述电极组件堆叠方向的两个端部设有端板。
2.如权利要求1所述的电堆结构，其特征在于，所述封板和所述电极组件之间设置有用于熔融所述封板和电极组件的第一激光焊接层；所述第一激光焊接层与每一片电极组件的周面熔融。
3.如权利要求2所述的电堆结构，其特征在于，所述第一激光焊接层为片状的吸光层或涂覆在所述封板上的吸光材质涂层。
4.如权利要求1所述的电堆结构，其特征在于，所述端板朝向所述电极组件的一侧设有用于导电的金属极片。
5.如权利要求4所述的电堆结构，其特征在于，每个所述端板一侧均设有双极板，所述双极板设置在成对的所述金属极片之间；位于电极组件同侧的所述双极板和金属极片之间形成通路。
6.如权利要求5所述的电堆结构，其特征在于，所述电极组件与所述双极板之间设有电极框，所述电极框与电极组件的端部匹配。
7.如权利要求1所述的电堆结构，其特征在于，相邻所述电极组件之间设有离子交换膜；所述电极组件包括双极板，所述双极板被成对设置的聚合物框体夹持固定。
8.如权利要求7所述的电堆结构，其特征在于，成对的所述聚合物框体之间通过第二激光焊接层熔融焊接。
9.如权利要求7所述的电堆结构，其特征在于，所述聚合物框体背对双极板的一侧设置有导流框，所述聚合物框体与导流框之间通过第三激光焊接层熔融焊接。
10.如权利要求7所述的电堆结构，其特征在于，相邻所述电极组件和离子交换膜之间设有碳毡。
技术总结