[發明專利]用于測量氧化還原液流電池的電解質平衡的方法和裝置

有效

• 申請號: 201611066160.1
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN107014856B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 金載珉;嚴明燮;金守煥;芮熙昌
• 申請（專利權）人: OCI有限公司
• 主分類號: G01N25/12
• 分類號: G01N25/12;H01M8/0432
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;楊生平

一種用于測量氧化還原液流電池的電解質平衡的方法，其包括：通過向電池組施加電流對所述氧化還原液流電池充電；在所述氧化還原液流電池充電的同時，測量陽極電解質溶液和陰極電解質溶液的溫度；計算所述陽極電解質溶液隨時間的溫度變化率和所述陰極電解質溶液隨時間的溫度變化率；決定對應于所述陽極電解質溶液隨時間的溫度變化率的拐點的第一變化時間和對應于所述陰極電解質溶液隨時間的溫度變化率的拐點的第二變化時間；和使用所述第一變化時間、所述第二變化時間、陽極電解質的氧化數和陰極電解質的氧化數計算所述氧化還原液流電池的平均電解質氧化數。

技術領域

本公開涉及一種用于測量在氧化還原液流電池中使用的電解質溶液中所含的電解質之間的平衡的方法和裝置。

背景技術

氧化還原液流電池是指通過包含在電解質溶液中的離子的氧化/還原反應來存儲或釋放電能的電化學存儲裝置。氧化還原液流電池組(stack)中的陽極電解質溶液和陰極電解質溶液通過電解質膜彼此隔離，存在于電解質膜兩側的離子之間的濃度差導致擴散。

然而，根據各電解質溶液中包含的電解質的類型，擴散速度可能不同。因此，隨著時間流逝，電解質可能集中在陽極和陰極中的任一個上。濃度可能導致電解質之間的容量不平衡，并降低電解質溶液的使用率，從而降低電池的容量。這種現象被稱為由電解質的交叉引起的容量衰減。

為了消除由電解質之間的容量不平衡引起的這種容量衰減，可以將陽極和陰極電解質溶液混合并分成兩部分，使得陽極和陰極具有相同的氧化數。這種方法被稱為總混合方法。然而，在這種情況下，混合陽極和陰極電解質溶液所需的泵能量和充電的電池的能量全部丟失，并且需要很多時間直到完全混合完成。

用于防止這種能量和時間浪費的技術是將對應于電池容量衰減的電解質從一個槽部分地轉移到另一個槽。這種技術被稱為部分轉移。為了應用該技術，必須優先評價陽極電解質溶液和陰極電解質溶液的電池容量衰減的信息。

除了由陽極電解質溶液和陰極電解質溶液之間的電解質容量不平衡引起的容量衰減之外，還可能由電解質之間的氧化數的不平衡引起容量衰減。理論上，當陽極電解質溶液和負極電解質溶液形成氧化還原對時，整個溶液的氧化數平衡需要始終保持恒定。然而，當使用電池時，由于諸如空氣的引入或過電壓的副反應，氧化-還原反應可以僅在一種電解質溶液中獨立地發生。結果，可能擾亂整個電解質溶液的氧化數平衡。如上所述，由交叉引起的容量衰減在理論上可以通過全部混合或部分轉移而恢復100％。然而，通過不可逆反應的電解質之間的氧化數的不平衡導致永久的電池容量衰減。

因此，需要一種能夠定量測量和評價陽極電解質溶液和陰極電解質溶液中所含的電解質之間的氧化數平衡的技術。

發明內容

各種實施方案涉及用于測量氧化還原液流電池的電解質平衡的方法和裝置，其能夠定量測量和評估在氧化還原液流電池中使用的陽極電解質溶液和陰極電解質溶液中所含的電解質之間的氧化平衡。

而且，各種實施方案涉及用于測量氧化還原液流電池的電解質平衡的方法和裝置，其能夠通過原位法更容易地評價氧化還原液流電池的電解質溶液中所含的電解質之間的平衡，而不是其中分別地提取電解質溶液并通過附加裝置進行評價的離位法。

而且，各種實施方案涉及測量氧化還原液流電池的電解質平衡的方法和裝置，其能夠精確測量電解質的氧化數，因為不會發生由電解質溶液的提取或電解質溶液與空氣之間的接觸引起的氧化。

而且，各種實施方案涉及用于測量氧化還原液流電池的電解質平衡的方法和裝置，其能夠以較低成本測量氧化還原液流電池的電解質平衡，而無需昂貴的OCV監測裝置或合適的設備。