[發(fā)明專利]一種提高液流電池串聯(lián)電壓的電堆拓撲成組方法

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• 申請日: 2022-09-29
• 公開（公告）號: CN116072945A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設計）人: 顏湘武;蔡光;張波;賈焦心;曲偉;谷建成
• 申請（專利權）人: 保定友源電力科技有限公司
• 主分類號: H01M8/249
• 分類號: H01M8/249;H01M8/18;H01M8/2485;H01M8/04276
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本發(fā)明公開了一種提高液流電池串聯(lián)電壓的電堆拓撲成組，所述結構包括電堆；電解液儲罐；電解液液路管道；電氣連接線。一對正、極和負極電解液儲罐及正、極和負極電解液液路管道構成一套液路系統(tǒng)，受其供液的多個電堆構成同一個液路系統(tǒng)內(nèi)的電堆組，簡稱為電堆組，該電堆組中各電堆的正極電位同正極電解液的電位，各電堆的負極電位同負極電解液的電位，整個液流電池系統(tǒng)由多對罐及其電堆組構成。每個電堆組中提供一個位置相同或位置不同的電堆相互串聯(lián)連接，形成跨電堆組的串聯(lián)結構，簡稱為電堆串，組成新型電堆串聯(lián)成組拓撲，在消除電堆組內(nèi)電堆之間的液路管道旁路電流的同時，提高液流電池電堆串的串聯(lián)電壓，為構建大功率儲能系統(tǒng)奠定基礎。

技術領域

本發(fā)明屬于面向液流電池儲能系統(tǒng)技術領域，特別涉及一種電堆成組拓撲。

背景技術

大規(guī)模液流電池儲能系統(tǒng)一般由多組電堆模塊集成而來，而電堆通常由多個單電池串聯(lián)組成，并通過儲罐和液路系統(tǒng)統(tǒng)一供應電解液，電解液通過公共管道并列分配到各個單電池。一般，電堆內(nèi)液路形成閉合回路時，由于單電池間的串聯(lián)，會產(chǎn)生電勢差導致離子定向遷移形成旁路電流，導致電荷損失和容量利用率降低。

在工程應用中，單一電堆往往不能滿足實際需求，需要對多個電堆進行串并聯(lián)，實現(xiàn)高電壓、大功率的輸出，在同一對電解液儲罐的電堆組串并聯(lián)成組運行時，電堆之間的液路系統(tǒng)又會產(chǎn)生新的旁路電流，從而影響電堆內(nèi)部的旁路電流分布以及內(nèi)部單電池的電壓分布，在新的旁路電流影響下，同一液路系統(tǒng)中的電堆串聯(lián)后，其單電堆電壓水平會低于串聯(lián)前的單電堆。

為了提高電堆串聯(lián)電壓，應減小同一液路系統(tǒng)下電堆之間的旁路電流，現(xiàn)有技術中，為了解決上述問題，通常采用的方法包括限制電堆內(nèi)單電池數(shù)量；重新設計電解液公共管道及支路管道；調(diào)控有效電流通路電阻與旁路電流管路電阻比例；采用溢流裝置，將電解液流打斷；在管道產(chǎn)生汽泡，增加溶液有效電阻；以上方法只能減弱旁路電流，并不能完全將其消除，還將旁路電流損耗轉移到了新增的裝置上或系統(tǒng)中的其它環(huán)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種提高液流電池串聯(lián)電壓的電堆拓撲成組方法，將電堆組內(nèi)的電堆電氣隔離的同時，串聯(lián)各電堆組之間的相同位置或不同位置的電堆，通過電堆串聯(lián)提高電壓水平的同時，消除了同一對電解液儲罐內(nèi)電堆串并聯(lián)成組在液路管道產(chǎn)生旁路電流損耗，提高了電堆串中電堆電壓的一致性，進一步提高了整體電堆串聯(lián)的電壓水平。

所述提高液流電池串聯(lián)電壓的電堆拓撲成組方法，其特征在于，所述方法采用的提高液流電池串聯(lián)電壓的電堆拓撲成組結構主要包括電堆；電解液儲罐；電解液液路管道；液泵；電氣連接線。

所述提高液流電池串聯(lián)電壓的電堆拓撲成組結構的液路系統(tǒng)部分，一對電解液儲罐通過正負極電解液液路管道(5，6，7，8，9，10，11，12)與電池堆(1)的正負極進出口液路端口(16，17，18，19)連接，并且液路形成循環(huán)回路為一個電堆組提供電解液，構成一套液路系統(tǒng)。

正極液路進液旁管(5)連接在所述電堆的正極電解液進口(16)和所述正極液路進液公共管道(9)之間；

正極液路出液旁管(6)連接在所述電堆的正極電解液出口(17)和所述正極液路出液公共管道(10)之間；

正極液路進液公共管道(9)連接在所述電堆組的正極電解液進液旁管(5)和所述正極電解液儲液罐的出口(23)之間，靠近儲液罐出口處設有液泵(4)；

正極液路出液公共管道(10)連接在所述電堆組的正極電解液出液旁管(6)和所述正極電解液儲液罐的進口(22)之間；

負極液路進液旁管(7)連接在所述電堆的負極電解液進口(18)和所述負極液路進液公共管道(11)之間；

負極液路出液旁管(8)連接在所述電堆的負極電解液出口(19)和所述負極液路出液公共管道(12)之間；