[發(fā)明專(zhuān)利]一體化儲(chǔ)液罐及新型鋅溴液流電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210286862.6
• 申請(qǐng)日: 2012-08-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102780018A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟琳;劉學(xué)軍;陸克;張祺
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京百能匯通科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M8/04
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/04;H01M8/20
• 代理公司: 北京聯(lián)創(chuàng)佳為專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 11362
• 代理人: 郭防

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種一體化儲(chǔ)液罐及新型鋅溴液流電池，屬于液流電池領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著全球環(huán)境的不斷惡化和人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的重視，開(kāi)發(fā)新型的環(huán)境友好的清潔能源迫在眉睫，氧化還原液流電池(Redox?flow?battery)是近年來(lái)興起的一種儲(chǔ)能系統(tǒng)，它兼有普通電池和燃料電池的性能，有工作壽命和儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)，快速充放電、放電深度性能好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)密閉的循環(huán)體系避開(kāi)了與外界接觸，避免了對(duì)環(huán)境的污染，電極材料不必使用貴重的金屬催化劑等。因此，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化高效儲(chǔ)能，加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展，開(kāi)發(fā)研制氧化還原液流電池意義重大。

鋅溴氧化還原液流電池是氧化還原液流電池的一種，電解液為溴化鋅水溶液，充電過(guò)程中，鋅以金屬形態(tài)沉積在電極表面，溴形成油狀絡(luò)合物，貯存于正極電解液的底部。鋅溴液流電池理論開(kāi)路電壓1.82V，總效率為75%，理論能量密度430Wh/kg，電池可以100%深度放電數(shù)千次，與鉛酸電池相比，具有較高的能量密度和功率密度以及優(yōu)越的循環(huán)充放電性能。鋅溴電池在近常溫下工作，不需要復(fù)雜的熱控制系統(tǒng)，且原材料成本低廉，使它成為大規(guī)模儲(chǔ)能電池的選擇之一。

鋅溴液流電池也存在著一些技術(shù)問(wèn)題，如電池使用微孔隔膜，電池運(yùn)行過(guò)程中，電解液發(fā)生遷移，導(dǎo)致正負(fù)極電解液不匹配，影響電池性能。在遷移量較大時(shí)，高位側(cè)電解液液位上升至儲(chǔ)液罐口處，由于壓力可能造成密封失效而使得電解液泄露；低位側(cè)因供液泵的吸程增加，可能導(dǎo)致泵過(guò)載而損壞。因此，電解液遷移問(wèn)題對(duì)電池壽命也有嚴(yán)重的影響。

造成電解液遷移的原因很多，典型的，如：

1、正負(fù)極管路內(nèi)的壓差；

2、隔膜中兩側(cè)濃度差帶來(lái)的遷移；

3、離子移動(dòng)時(shí)攜帶水量不同造成的遷移。

傳統(tǒng)的做法是通過(guò)兩側(cè)泵調(diào)頻，改變兩側(cè)供液壓力，從而達(dá)到調(diào)節(jié)液位的目的。但是該方法存在以下缺點(diǎn)：

1.系統(tǒng)復(fù)雜，故障率高；

2.調(diào)節(jié)過(guò)程中人為改變泵壓力，對(duì)電池性能有一定影響；

3.電解液通過(guò)人為制造正負(fù)極壓差調(diào)節(jié)，會(huì)增加材料變形率；

4.調(diào)節(jié)時(shí)受工況限制，有可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)；

5.為制造壓差，需要額外的能量，使得系統(tǒng)效率降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種一體化儲(chǔ)液罐的結(jié)構(gòu)、制作方法及新型鋅溴液流電池，它可以有效解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，特別是電解液遷移，導(dǎo)致正負(fù)極電解液匹配不均勻，影響電池的性能和壽命的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種一體化儲(chǔ)液罐，包括：罐體、供溴管路、總回流管和供液管，供溴管路的一端貫穿于罐體的側(cè)壁并位于罐體內(nèi)，總回流管和供液管的一端貫穿于罐體的頂部并位于罐體底部的上方。

前述的一體化儲(chǔ)液罐中，所述的罐體內(nèi)還設(shè)有折流板和底板，底板的一端與罐體底面靠近供溴管路的一側(cè)連接并且底板與罐體底面的夾角為5°～10°；折流板設(shè)于底板與供液管之間，總回流管的一端貫穿于折流板且位于底板的上方，折流板與水平面的夾角為0°～30°，折流板距離水平面較近的一端設(shè)有溢流孔；當(dāng)折流板與水平面的夾角為0°時(shí)，溢流孔設(shè)于折流板的任意一端均可，從而可以有效防止正負(fù)極電解液在一體化儲(chǔ)液罐中產(chǎn)生的自放電現(xiàn)象，提高應(yīng)用該一體化儲(chǔ)液罐制作成的液流電池的性能和使用壽命。

上述一體化儲(chǔ)液罐中，折流板和底板與罐體底部之間的角度越大，對(duì)被分選出的高密度相回流效果越明顯，但相應(yīng)的豎直方向的速度分量也越大，對(duì)罐體容積和重量也會(huì)有一定的影響。折流板起增加電解液在儲(chǔ)液罐中流徑的作用，同時(shí)對(duì)被重力分選出的高密度相有回流導(dǎo)向的作用。

所述的溢流孔，可以對(duì)上層電解液進(jìn)行補(bǔ)償，即上層清液被抽走，經(jīng)電極表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，由總回流管回流到儲(chǔ)液罐底部附近，造成底部附近壓力升高，電解液由下層向上層流動(dòng)。

前述的一體化儲(chǔ)液罐中，所述的折流板與水平面的夾角為5°，底板與罐體底面的夾角為5°，從而使得被分選出的高密度相的回流效果、豎直方向的速度分量、罐體容積和重量的綜合效果最好。

前述的一體化儲(chǔ)液罐中，所述折流板的數(shù)量為至少一層，當(dāng)折流板的數(shù)量大于一層時(shí)，任意相鄰的兩層折流板圍成一個(gè)梯形空腔，從而可以進(jìn)一步提高溴分選的效果。

前述的一體化儲(chǔ)液罐中，梯形空腔的窄端設(shè)于罐體上靠近供溴管路的一側(cè)，從而使得電解液的流徑最長(zhǎng)，對(duì)溴單質(zhì)、絡(luò)合溴與電解液清液的分離效果最好。

前述的一體化儲(chǔ)液罐中，所述的溢流孔兩側(cè)還設(shè)有磁性材料，利用磁場(chǎng)產(chǎn)生正協(xié)同效應(yīng)，可以輔助提高分選效果而且不額外耗量。