[發(fā)明專利]一種液流電池停機(jī)保護(hù)方法及液流電池系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310123962.1
• 申請(qǐng)日: 2013-04-10
• 公開（公告）號(hào): CN103199285A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊振坤;張華民;許曉波;高素軍;張宇;焦德賀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/04
• 分類號(hào): H01M8/04;H01M8/18
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李馨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種液流電池停機(jī)保護(hù)方法及一種具有停機(jī)保護(hù)功能的液流電池系統(tǒng)，屬于液流電池領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電能難以儲(chǔ)存而又不可缺少，任何時(shí)刻它的生產(chǎn)都要滿足用電需求，因此人們一直在尋找既經(jīng)濟(jì)又可行的儲(chǔ)能技術(shù)，來解決供求之間的矛盾，使得電能的生產(chǎn)與需求脫鉤。另外電能存儲(chǔ)在電能管理、電網(wǎng)輔助服務(wù)、電壓控制、可再生能源利用、大型不間斷電源等方面有著重要作用，若與大型火力發(fā)電聯(lián)合，可降低電站峰值容量、降低發(fā)電成本以及減小污染。若與風(fēng)力、太陽能、潮汐能等可再生能源發(fā)電聯(lián)合，可實(shí)現(xiàn)電能的連續(xù)平穩(wěn)供給，滿足用戶需求。由于液流電池的具有循環(huán)壽命長、安全性好、功率與容量可獨(dú)立設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為最有前途的大中型規(guī)模電力存儲(chǔ)設(shè)備的首選之一。其中，全釩液流電池備受青睞。

全釩液流電池電堆或電池系統(tǒng)在充放電結(jié)束后電池兩端仍存在很高的電壓，危害人身健康，且液流電池經(jīng)歷長時(shí)間的系統(tǒng)停止后，電池內(nèi)部正負(fù)極電解液容易發(fā)生互串現(xiàn)象，造成電解液體積和活性物質(zhì)價(jià)態(tài)失衡，從而降低電池系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量。后期為了恢復(fù)或者增加電池系統(tǒng)的容量，往往又增加了新的維護(hù)成本。為了避免由于電池內(nèi)部自放電使電堆內(nèi)部溫度過高的問題，延長液流電池的使用壽命，降低電池系統(tǒng)停止運(yùn)行后電堆內(nèi)部的電壓已經(jīng)成為迫切需要解決的問題。中國專利CN102354731A提到當(dāng)電池系統(tǒng)停止運(yùn)行后，以連接負(fù)載的方式，將電池的殘余電量放干凈的措施。但是，采用此方法對(duì)負(fù)載電壓等級(jí)要求較高，不同電壓等級(jí)需要使用不同的負(fù)載，除此之外，放電負(fù)載需要頻繁經(jīng)歷充放電循環(huán)，對(duì)負(fù)載壽命性能和壽命要求較高；另一方面，電池雖然執(zhí)行了放電操作，但是電堆內(nèi)的電解液在放電過程不經(jīng)歷動(dòng)態(tài)運(yùn)行，放電過程中產(chǎn)生的大量熱量依舊無法帶走，從而影響電堆的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種液流電池停機(jī)保護(hù)方法。

一種液流電池停機(jī)保護(hù)方法，所述方法是將液流電池系統(tǒng)停機(jī)后電堆中的正極電解液和負(fù)極電解液于電堆外部至少一個(gè)容器內(nèi)混合后再輸送回液流電池系統(tǒng)電堆中。

全釩液流電池系統(tǒng)停機(jī)后，存在于電堆中的正負(fù)極電解液難以完全反應(yīng)完畢，電堆中仍然殘余正極和負(fù)極電解液，正極電解液為4價(jià)和5價(jià)混合的釩離子溶液，負(fù)極電解液為2價(jià)和3價(jià)混合的釩離子溶液，正負(fù)極不同價(jià)態(tài)電解液的存在是造成電堆內(nèi)部電壓過高，難以消除的主要原因。將殘留在電堆中的電解液于電堆外部的容器內(nèi)混合，在混合容器內(nèi)：負(fù)極電解液發(fā)生反應(yīng)：V²⁺+V⁴⁺→V³⁺，正極電解液發(fā)生反應(yīng)：V⁵⁺+V³⁺→V⁴⁺，此時(shí)混合容器內(nèi)僅有V³⁺、V⁴⁺價(jià)溶液，混合后的電解液為V³⁺/V⁴⁺溶液，將該電解液輸送回電堆中，在電堆中發(fā)生如下反應(yīng)：正極：V⁵⁺+V³⁺→V⁴⁺，負(fù)極：V²⁺+V⁴⁺→V³⁺，此時(shí)電堆中變?yōu)閂³⁺、V⁴⁺價(jià)混合溶液，純V³⁺、V⁴⁺價(jià)溶液的理論電勢(shì)差只有0.2V，但由于電堆內(nèi)部一定會(huì)存在V離子滲透，所以正負(fù)極是V³⁺、V⁴⁺價(jià)混合溶液，此時(shí)電勢(shì)差基本上在0.1V以下，即可避免電堆內(nèi)部電壓過高的問題。

本發(fā)明所述發(fā)明正、負(fù)電解液的混合量可通過下述方法確定：以電池系統(tǒng)即電堆內(nèi)電解液的SOC狀態(tài)確定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)SOC的狀態(tài)推算出正極V⁵⁺離子含量，負(fù)極V²⁺離子含量。電池經(jīng)歷多次充放電循環(huán)后，電池正負(fù)極兩種離子含量的理論值相同，均假設(shè)為X，電堆內(nèi)電解液存留體積為Y，則混合量所需體積=X*Y，其中正極電解液和負(fù)極電解液的混合體積相同，均為Y/2。

本發(fā)明所述液流電池停機(jī)保護(hù)方法一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案為：

所述方法是將液流電池系統(tǒng)停機(jī)后電堆中的正極電解液和負(fù)極電解液于電堆外部一個(gè)容器內(nèi)混合后再輸送回液流電池系統(tǒng)電堆中。

本發(fā)明的另一目的是提供一種具有停機(jī)保護(hù)功能的液流電池系統(tǒng)。

一種液流電池系統(tǒng)，所述電池系統(tǒng)包括電堆、正極電解液儲(chǔ)罐、負(fù)極電解液儲(chǔ)罐、正極電解液輸送泵、負(fù)極電解液輸送泵，和

至少一個(gè)用于混合正極電解液和負(fù)極電解液的容器，