从微观角度看全钒液流电池流场结构决定了电解质溶液在电极内部分布情况及扩散状态,直接影响到电解质溶液传质速率、电流密度和电位分布等,而从宏观角度看其控制了电解质溶液整体流动方式、流量的大小及钒电池压力损失等。当传质速率低于电极反应的速率时,就会产生浓差极化现象,同时会出现充电电压升高、放电电压降低的情况,能量效率较低。电流密度不均匀和局部过电位过高不仅降低液流电池性能,而且造成相关材料的腐蚀,如双极板和碳毡电极等,最终影响全钒液流电池的整体性能。本文利用商业有限元软件建立了钒电池流场结构中全钒液流电池三维传质模型,设计并优化多级流道结构,对分配口流道处电解质溶液的流量进行量化分析,通过此结果调节流道内部的结构,使得电解质溶液进入主流道后在缓冲槽内部逐级分流,促使进入碳毡电极的电解质溶液均匀扩散,分配口流道处体流量不均匀度不断降低,避免由于电解质溶液在电极内分布不均造成的浓差极化,烧毁碳毡电极等现象发生。通过模拟仿真技术获得实验无法测量的重要参数,并通过云图直观观测结构变化对电解质溶液扩散的影响,为结构设计提供了理论指导。将多级缓冲流道结构应用于四组0.55kW小型电池堆,通过电池堆循环测试实验对调整流道结构前后电池堆性能参数进行对比,用实验验证了多级流道结构确实提高了电池的总体性能。