[發明專利]液流電池的儲罐實施方案

在審

• 申請號: 201880035010.5
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN110770952A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 安吉洛·丹齊;卡洛·阿爾貝托·布羅韋羅;詹盧卡·皮拉齊尼;毛里齊奧·塔皮
• 申請（專利權）人: 斯托倫技術公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04029;H01M8/04082;H01M8/04186;H01M8/04276;H01M8/18
• 代理公司: 11262 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 武晶晶

一種液流電池包括：至少一個平面電池單元堆(17)，至少一個負極電解液儲罐(3)，至少一個正極電解液儲罐(4)，用于將電解液供應到至少一平面電池單元堆(17)的至少兩個泵(5和6)。第一儲罐(3)和第二儲罐(4)中的任一個或兩者、主柜(19)、地下儲罐容器(20)(在所述儲罐容器(20)與所述儲罐(3和4)之間具有隔熱件(18))、至少一個次熱交換器(21)、至少一個主熱交換器(22)、至少一個冷卻劑泵(23)，其中，所述容器(20)被埋在地平面以下。

技術領域

本發明涉及一種液流電池，并且尤其涉及一種新穎的液流電池模塊，在所述新穎的液流電池模塊中，將陽極電解液儲罐和陰極電解液儲罐埋在地平面以下，以將電解液溫度保持在安全范圍內。

發明背景

液流電池是一種可再充電電池，在所述液流電池中包含一種或多種溶解的電活性物質的電解液流過電化學電池單元，所述電化學電池單元將化學能直接轉換為電能。電解液被儲存在外部儲罐中，并被泵送通過反應器的電池單元。

液流電池的優點是布局靈活(由于電力組件與能量組件之間的分隔)、壽命周期長、響應時間快、無需平滑充電且無有害排放。

液流電池用于能量需求在1kWh與幾MWh之間的固定式應用：液流電池被用于平滑電網的負載，其中電池用于在夜間以低成本積蓄能量，并且在成本更高時將能量歸還回給電網，還用于從諸如太陽能和風力等可再生源中積蓄電力，以便然后在能量需求高峰期提供電力。

特別地，釩液流電池包括一組電化學電池單元，在所述組電化學電池單元中，兩種電解液被質子交換膜分隔開。這兩種電解液均基于釩：正半電池單元中的電解液包含V<4+>離子和V<5+>離子，而負半電池單元中的電解液包含V<3+>離子和V<2+>離子?？梢酝ㄟ^幾種方式來制備電解液，例如通過在硫酸(H2SO4)中電解五氧化二釩(V2O5)。所使用的溶液仍保持強酸性。在釩液流電池中，這兩個半電池還連接到包含非常大量電解液的儲存罐，所述電解液借助于泵循環流過電池。

在電池正在被充電時，在正半電池單元中，釩被氧化，將V<4+>轉換為V<5+>。被去除的電子被轉移到負半電池單元，在所述負半電池中，所述電子將釩從V<3+>還原為V<2+>。在操作期間，所述過程相反地發生，并且在25℃下在開路中獲得1.41V的電勢差。陽極電解液和陰極電解液在通常為0至50攝氏度之間的受限溫度范圍內是穩定的。在此溫度范圍之外，將發生釩物種的沉淀，使得釩物種不再參與電池反應，從而失去儲存能力。

釩液流電池是唯一在電解液中積蓄電能而不是在板或電極上積蓄電能的電池，所述在板或電極上積蓄電能在所有其他電池技術中是常見的。

與所有其他電池不同，在釩氧化還原電池中，儲罐中包含的電解液一旦充滿電就不會自動放電，而固定在電化學電池單元內的電解液部分會隨時間推移自動放電。

電池中儲存的電能的量由儲罐中包含的電解液的量決定。

根據一種特別高效的特定構建性方案，釩液流電池包括一組電化學電池單元，在所述一組電化學電池單元內，兩種電解液通過聚合物膜電解質相互分隔開。這兩種電解液均由溶解的釩的酸性溶液構成。正極電解液包含V<5+>離子和V<4+>離子，而負極電解液包含V<2+>離子和V<3+>離子。在電池正在被充電時，在正半電池單元中，釩發生氧化，而在負半電池中，釩被還原。在放電步驟期間，過程是相反的。電串聯的多個電池單元的連接允許增加電池兩端的電壓，所述電壓等于電池單元的數量乘以1.41V。

在充電階段期間，為了儲存能量，打開泵，使電解液在電化學相關電池單元內流動。施加到電化學電池單元上的電能借助于膜促進質子交換，從而為電池充電。

在放電階段期間，打開泵，使得電解液在電化學電池單元內流動，以在相關電池中產生正壓，從而釋放出積蓄的能量。