[發明專利]一種鋅溴單液流電池運行策略

有效

• 申請號: 202011340205.6
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN114551915B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 宋楊;李先鋒;張華民
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所;華秦儲能技術有限公司
• 主分類號: H01M8/008
• 分類號: H01M8/008;H01M8/18
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及一種鋅溴單液流電池運行策略，屬于液流電池領域。該方法是對現有鋅溴液流電池在運行一段時間后，在電堆性能顯著下降的情況下，采用將正負極電解液互混至電解液達到初始狀態，進而使用程序增大充電容量的方法來達到恢復電堆性能的作用，從而提高電池壽命。該方法具有操作簡單，工藝穩定，應用效果明顯等優點。使用本發明方法運行鋅溴單液流電池，可以有效提高電池性能，提高電池壽命。

技術領域

本發明涉及一種鋅溴單液流電池運行策略

背景技術

隨著化石能源的日益枯竭，風能、太陽能等可再生能源的開發利用成為各國關注的焦點。由于風能、太陽能受天氣等因素影響具有不連續、不穩定性，這會在可再生能源發電并網過程中電網造成沖擊，影響供電質量及電網穩定。儲能技術則可解決這一問題，保證可再生能源發電并網的高效穩定運行。儲能技術主要分為物理儲能和化學儲能兩大類。其中以全釩液流電池和鋅溴液流電池為代表的化學儲能由于具有功率和容量相互獨立、響應迅速、結構簡單、易于設計、循環壽命長、環境友好等諸多優點在規模化儲能上最具優勢。鋅溴液流電池電解液由于價格便宜、資源豐富、來源廣泛相比于全釩液流電池電解液更具優勢。

對于鋅溴體系液流電池，電池的循環穩定性一直制約該類電池發展的重要因素。因其負極發生的鋅沉積溶解反應，沉積的鋅單質分布不均勻，致使電池穩定性變差，影響電池循環壽命。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明采用一種鋅溴單液流電池運行策略，使用階梯式增容充電方式，使電堆充電平穩，電池充電電壓沒有較大突變，發揮電池最大充電容量。電池在初期運行時，先采用低容量對電堆進行充電，首次充電保證負極上沉積的鋅單質均勻分布在負極電極上，在之后的放電過程中，因電池庫倫效率不能達到100％，分布在負電極上的鋅單質不能全部失電子轉化成鋅離子，一部分鋅單質會殘留在負電極上且在其上均勻分布，該部分殘留的鋅單質會在下一個充電過程中誘導鋅在負電極上均勻沉積，這樣提高了電堆均勻性，進而提高了電池穩定性。

本發明結合鋅溴單液流電池的運行特點，采用階梯式增容充電方式，使其充電平穩，電池充電電壓沒有較大突變，發揮電池最大充電容量，提高電池穩定性。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

所述鋅溴單液流電池為單電池或由二節以上單電池串連而成的電堆，開始充放電運行時，使用階梯式增容充電方式，每次充電后將電池中的電量完全放出，直至充電達到電池的最大充電容量。使用逐漸增大充電容量的方法，使其充電平穩，電池充電電壓沒有較大突變，發揮電池最大充電容量。

使用逐漸增大充電容量的方法，在鋅溴單液流電池組裝后或電池運行過程中正負極電解液互混后，初次充放電運行時，使用逐漸增大充電容量的方法，

首次充電，電池充電容量為電池最大容量的30％～50％，優選30％～40％，之后每一次充電增加電池最大容量的10％～20％，優選10％～15％，直至電池充電容量達到最大(即電池最大容量)。電池由穩定運行至電池能量效率衰減至初始值的5％以上時，對電堆采用正負極電解液互混的方法來使電池性能回到最初始狀態。

電解液儲罐電池經泵通過管路分別與電池負極進液口和電池正極進液口相連，電池負極出液口和電池正極出液口通過管路與電解液儲罐相連；

于電池正極進液口和出液口處分別設有管路閥門；

恢復電池性能時，將電池正極進液口和出液口處的閥門全部打開，使電池正負極內部電解液在電解液循環泵的作用下進行互混，此時正極累積的溴分子會通過循環泵通過電解液儲罐后被打入電池負極，與負極上累積的鋅單質接觸，進而反生氧化還原反應使電解液恢復初始狀態。

在電堆進行互混操作之后，電堆恢復初始狀態，此時繼續采用權利要求2中的方法運行電堆。

所述鋅溴液流電池電池能量密度110Wh/L-200Wh/L。