[發(fā)明專利]一種單液流電池電量的實(shí)時(shí)監(jiān)控方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010071200.1
• 申請(qǐng)日: 2020-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN111261905B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉政;陳先博;蔣百鈴;羅小飛;計(jì)東東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M8/04537
• 分類號(hào): H01M8/04537;H01M8/04992;H01M8/18
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 張皎

本發(fā)明公開了一種單液流電池電量的實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，一種單液流電池電量的實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，采用單液流電池電量與電解液電導(dǎo)率的線性關(guān)系，通過記錄電解液電導(dǎo)率的變化能夠準(zhǔn)確的反映單液流電池的電量，即充電電量、額定電量、剩余電量及放電電量，方法準(zhǔn)確可靠、方便快捷簡單、運(yùn)行成本低。通過這種單液流電池電量監(jiān)控方法能夠有效地防止單液流電池過充，及使用過程中出現(xiàn)饋電現(xiàn)象，保證單液流電池的正常使用，延長使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及單液流電池領(lǐng)域，具體地涉及一種單液流電池電量的實(shí)時(shí)監(jiān)控方法。

背景技術(shù)

大功率、大容量儲(chǔ)能電站電池是解決新能源如風(fēng)能、太陽能等新能源發(fā)電的不穩(wěn)定、不連續(xù)特性有效途徑。美國能源部最新報(bào)道液流電池目前能夠滿足兆瓦甚至吉瓦級(jí)儲(chǔ)能功率及容量的要求。其中，單液流電池是近幾年新興的采用單一電解液的液流電池，適用于兆瓦甚至吉瓦級(jí)新能源裝機(jī)容量的要求，因其采用單一電解液，無質(zhì)子交換膜，具有成本低，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)化效率高，長壽命等特點(diǎn)而備受關(guān)注。

單液流電池的原理是采用可溶性的鉛鹽溶液為電解液，如甲基磺酸鉛、三氟甲基磺酸鉛、氟硼酸鉛、氟硅酸鉛、高氯酸鉛等，充電時(shí)可溶性鉛離子Pb²⁺在外電場的作用下分別氧化還原生成PbO₂和Pb沉積在正負(fù)極表面，放電時(shí)正負(fù)極表面的PbO₂和Pb通過外電路組成回路自發(fā)反應(yīng)生成Pb²⁺回到電解液中，形成電流供給用電負(fù)載。電解液通過循環(huán)系統(tǒng)不斷地在電解液槽與電堆之間循環(huán)，能夠有效地減少或消除電池的濃差極化，提高充放電電流密度及電池效率。同時(shí)電池功率取決于電堆數(shù)量及電堆中的極板數(shù)量，電池容量取決于電極表面沉積活性物質(zhì)的量，部分實(shí)現(xiàn)了容量和功率的分離，便于控制管理。因其使用統(tǒng)一電解液，有效地解決了電堆間的充電狀態(tài)不平衡問題，可以做到兆瓦及吉瓦級(jí)別。

目前，單液流電池主要的充放電方法為恒流充電-恒流放電為主，通過電壓-容量的關(guān)系粗略估算充電容量及放電容量。由于單液流電池屬于沉積型液流電池，即通過PbO₂和Pb沉積在正負(fù)極表面，實(shí)現(xiàn)正負(fù)極活性物質(zhì)分離，其反應(yīng)如下：

負(fù)極：

正極：

總反應(yīng)：

由方程式(3)可以看出充電時(shí)，如消耗1摩爾的Pb²⁺，就有2摩爾的H⁺生成，生成PbO₂和Pb沉積層會(huì)增加電池的歐姆電阻，而生成H⁺會(huì)降低溶液電阻值，這樣會(huì)導(dǎo)致通過電壓無法準(zhǔn)確的計(jì)算出活性物質(zhì)PbO₂和Pb的量，即充電電量。反之，放電時(shí)無法通過電壓準(zhǔn)確判斷出單液流電池剩余電量。而通過標(biāo)定正負(fù)極上生成沉積物PbO₂和Pb所消耗Pb²⁺的量，雖然可以精確地得到單液流電池電量值，但這種檢測方法耗時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)單液流電池使用時(shí)實(shí)時(shí)快捷監(jiān)控電量的功能。因此解決實(shí)時(shí)監(jiān)控電池現(xiàn)有容量是保證電池正常運(yùn)行的必要條件，有利于電池的維護(hù)管理、延長電池的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)時(shí)監(jiān)控單液流電池電量的方法，具有電池的維護(hù)管理、延長電池的使用壽命的特點(diǎn)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種實(shí)時(shí)監(jiān)控單液流電池電量的方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1、測定25℃下單液流電池的起始電解液電導(dǎo)率σ₀^25℃；