CN106654314A - 电解液储罐及液流电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解液储罐及液流电池，所述电解液储罐包括：设置在所述电解液储罐顶部的水汽收集部件；与水汽收集部件相连通的第一水导出部件和第二水导出部件；当电解液储罐为正极电解液储罐时，所述第一水导出部件的导出口置于正极电解液储罐中，所述第二水导出部件的导出口置于负极电解液储罐中；当电解液储罐为负极电解液储罐时，所述第一水导出部件的导出口置于负极电解液储罐中，所述第二水导出部件的导出口置于正极电解液储罐中；本发明能够提高正极电解液在高温环境下的运行稳定性，降低负极电解液在低温环境下的粘度，以及提高负极电解液的反应性能和低温稳定性。

Description

电解液储罐及液流电池

技术领域

本发明涉及液流电池技术领域，具体为一种电解液储罐及液流电池。

背景技术

液流电池在长期运行过程中，由于离子膜通透性，电解液会根据不同的运行模式由电池一极迁往至另外一极，钒离子和水在电堆两侧通过离子膜不断迁移，形成一侧钒浓度或硫酸根偏高的现象，进而引起唐南效应及副反应，造成了在高温或低温环境下，正极电解液或负极电解液由于高SOC而增加不稳定性。虽然正极电解液和负极电解液的互混可以使得恢复到初始状态，但这种互混将会造成液流电池电量损失，以及初始充电成本的增加。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种电解液储罐及液流电池。

本发明的技术手段如下：

一种电解液储罐，所述电解液储罐为正极电解液储罐或负极电解液储罐，所述电解液储罐包括：

设置在所述电解液储罐顶部的水汽收集部件；

与水汽收集部件相连通的第一水导出部件和第二水导出部件；当电解液储罐为正极电解液储罐时，所述第一水导出部件的导出口置于正极电解液储罐中，所述第二水导出部件的导出口置于负极电解液储罐中；当电解液储罐为负极电解液储罐时，所述第一水导出部件的导出口置于负极电解液储罐中，所述第二水导出部件的导出口置于正极电解液储罐中；

进一步地，所述水汽收集部件包括水汇集部件和水盛放部件；

进一步地，所述水汇集部件采用内置在所述电解液储罐顶部的倒锥形结构；所述水盛放部件采用设置在所述水汇集部件下方的盛水容器；所述第一水导出部件和所述第二水导出部件均采用与所述水盛放部件相连通的导出管；

进一步地，所述水汇集部件外表面和所述电解液储罐内侧壁上均设置有疏水涂层；

进一步地，所述疏水涂层的厚度大于1mm；设置在电解液储罐内侧壁上的疏水涂层的高度为所述电解液储罐高度的30％，且由电解液储罐顶部开始向下延伸；所述疏水涂层采用聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、过氟烷基化物、聚丙烯或聚氯乙烯材质制成。

一种液流电池，包括：

正极电解液储罐；

负极电解液储罐；所述正极电解液储罐和负极电解液储罐均采用上述任一项所述的电解液储罐；

用于检测液流电池SOC的SOC检测模块；

用于检测正、负电解液罐内电解液温度的温度检测模块；

浓度获知模块；所述浓度获知模块用于获知正极电解液与负极电解液之间的钒离子浓度差、正极电解液与负极电解液的浓度差、正极电解液硫酸根浓度和负极电解液硫酸根浓度；

与所述SOC检测模块、所述温度检测模块、所述浓度获知模块、正极电解液储罐所包括的第一水导出部件和第二水导出部件、以及负极电解液储罐所包括的第一水导出部件和第二水导出部件相连接的控制模块；所述控制模块根据SOC检测模块的检测结果和浓度获知模块的获知结果来控制正极电解液储罐所包括的第一水导出部件和第二水导出部件、以及负极电解液储罐所包括的第一水导出部件和第二水导出部件的导出操作；

进一步地，

在液流电池SOC属于第一SOC预设范围，同时0.9≤a≤1.1，0.9≤b≤1.1时，所述控制模块控制正极电解液储罐所包括的第一水导出部件将正极电解液储罐的水汽收集部件收集的水导出至正极电解液储罐中，同时控制负极电解液储罐的第一水导出部件将负极电解液储罐的水汽收集部件收集的水导出至负极电解液储罐中；

进一步地，

在液流电池SOC属于第一SOC预设范围，同时1.1＜a且b＜0.9，或a＜0.9且1.1＜b，所述控制模块控制正极电解液储罐的第一水导出部件和第二水导出部件，以及负极电解液储罐的第一水导出部件和第二水导出部件，使得收集的水导出至电解液钒离子浓度相对较高的一侧储罐；

进一步地，

在液流电池SOC属于第二SOC预设范围，同时储罐内电解液温度＞35℃时，所述控制模块控制正极电解液储罐的第一水导出部件和负极电解液储罐的第二水导出部件，将正极电解液储罐的水汽收集部件收集的水和负极电解液储罐的水汽收集部件收集的水均导出至正极电解液储罐中。

进一步地，

在液流电池SOC属于第二SOC预设范围，同时储罐内电解液温度＜10℃时，所述控制模块控制正极电解液储罐的第二水导出部件和负极电解液储罐的第一水导出部件，将正极电解液储罐的水汽收集部件收集的水和负极电解液储罐的水汽收集部件收集的水均导出至负极电解液储罐中。

进一步地，

在液流电池SOC属于第二SOC预设范围，同时储罐内电解液温度10℃≤T≤35℃，负极电解液中硫酸根浓度大于等于3.9M时，所述控制模块控制正极电解液储罐所包括的第二水导出部件和负极电解液储罐所包括的第一水导出部件，使得正极电解液储罐的水汽收集部件收集的水和负极电解液储罐的水汽收集部件收集的水均导出至负极电解液储罐中。

进一步地，

在液流电池SOC属于第二SOC预设范围，同时储罐内电解液温度10℃≤T≤35℃，负极电解液中硫酸根浓度小于3.9M时，所述控制模块控制正极电解液储罐所包括的第一水导出部件将正极电解液储罐的水汽收集部件收集的水导出至正极电解液储罐中，同时控制负极电解液储罐的第一水导出部件将负极电解液储罐的水汽收集部件收集的水导出至负极电解液储罐中。

本发明中的参数定义如下：

a＝正极电解液钒离子的实时浓度/正极电解液钒离子的初始浓度；

b＝负极电解液钒离子的实时浓度/负极电解液钒离子的初始浓度。

有益效果

采用了上述技术方案，本发明提供的电解液储罐及液流电池，能够提高正极电解液在高温环境下运行的稳定性，降低负极电解液在低温环境下的粘度，以及提高负极电解液的反应性能和低温稳定性。

附图说明

图1是本发明所述电解液储罐的结构示意图；

图2是本发明所述液流电池的结构示意图；

图中：1、电解液储罐，2、正极电解液储罐，3、负极电解液储罐，4、电堆，5、电解液循环管路，6、循环泵，11、水汽收集部件，12、第一水导出部件，13、第二水导出部件，14、疏水涂层，15、电磁阀，111、水汇集部件，112、水盛放部件。

具体实施方式

如图1和图2所示的一种电解液储罐，所述电解液储罐为正极电解液储罐或负极电解液储罐，所述电解液储罐包括：设置在所述电解液储罐顶部的水汽收集部件；与水汽收集部件相连通的第一水导出部件和第二水导出部件；当电解液储罐为正极电解液储罐时，所述第一水导出部件的导出口置于正极电解液储罐中，所述第二水导出部件的导出口置于负极电解液储罐中；当电解液储罐为负极电解液储罐时，所述第一水导出部件的导出口置于负极电解液储罐中，所述第二水导出部件的导出口置于正极电解液储罐中；进一步地，所述水汽收集部件包括水汇集部件和水盛放部件；进一步地，所述水汇集部件采用内置在所述电解液储罐顶部的倒锥形结构；所述水盛放部件采用设置在所述水汇集部件下方的盛水容器；所述第一水导出部件和所述第二水导出部件均采用与所述水盛放部件相连通的导出管；进一步地，所述水汇集部件外表面和所述电解液储罐内侧壁上均设置有疏水涂层；进一步地，所述疏水涂层的厚度大于1mm；设置在电解液储罐内侧壁上的疏水涂层的高度为所述电解液储罐高度的30％，且由电解液储罐顶部开始向下延伸；所述疏水涂层采用聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、过氟烷基化物、聚丙烯或聚氯乙烯材质制成。

一种液流电池，包括：

正极电解液储罐；

负极电解液储罐；所述正极电解液储罐和负极电解液储罐均采用上述任一项所述的电解液储罐；

用于检测液流电池SOC的SOC检测模块；

用于检测正、负电解液罐内电解液温度的温度检测模块；

浓度获知模块；所述浓度获知模块用于获知正极电解液与负极电解液之间的钒离子浓度差、正极电解液与负极电解液的浓度差、正极电解液硫酸根浓度和负极电解液硫酸根浓度；

与所述SOC检测模块、所述温度检测模块、所述浓度获知模块、正极电解液储罐所包括的第一水导出部件和第二水导出部件、以及负极电解液储罐所包括的第一水导出部件和第二水导出部件相连接的控制模块；所述控制模块根据SOC检测模块的检测结果和浓度获知模块的获知结果来控制正极电解液储罐所包括的第一水导出部件和第二水导出部件、以及负极电解液储罐所包括的第一水导出部件和第二水导出部件的导出操作；

进一步地，

在液流电池SOC属于第一SOC预设范围，同时0.9≤a≤1.1，0.9≤b≤1.1时，所述控制模块控制正极电解液储罐所包括的第一水导出部件将正极电解液储罐的水汽收集部件收集的水导出至正极电解液储罐中，同时控制负极电解液储罐的第一水导出部件将负极电解液储罐的水汽收集部件收集的水导出至负极电解液储罐中；

进一步地，

在液流电池SOC属于第一SOC预设范围，同时1.1＜a且b＜0.9，或a＜0.9且1.1＜b，所述控制模块控制正极电解液储罐的第一水导出部件和第二水导出部件，以及负极电解液储罐的第一水导出部件和第二水导出部件，使得收集的水导出至电解液钒离子浓度相对较高的一侧储罐；

进一步地，

在液流电池SOC属于第二SOC预设范围，同时储罐内电解液温度＞35℃时，所述控制模块控制正极电解液储罐的第一水导出部件和负极电解液储罐的第二水导出部件，将正极电解液储罐的水汽收集部件收集的水和负极电解液储罐的水汽收集部件收集的水均导出至正极电解液储罐中。

进一步地，

在液流电池SOC属于第二SOC预设范围，同时储罐内电解液温度＜10℃时，所述控制模块控制正极电解液储罐的第二水导出部件和负极电解液储罐的第一水导出部件，将正极电解液储罐的水汽收集部件收集的水和负极电解液储罐的水汽收集部件收集的水均导出至负极电解液储罐中。

进一步地，

在液流电池SOC属于第二SOC预设范围，同时储罐内电解液温度10℃≤T≤35℃，负极电解液中硫酸根浓度大于等于3.9M时，所述控制模块控制正极电解液储罐所包括的第二水导出部件和负极电解液储罐所包括的第一水导出部件，使得正极电解液储罐的水汽收集部件收集的水和负极电解液储罐的水汽收集部件收集的水均导出至负极电解液储罐中。

进一步地，

在液流电池SOC属于第二SOC预设范围，同时储罐内电解液温度10℃≤T≤35℃，负极电解液中硫酸根浓度小于3.9M时，所述控制模块控制正极电解液储罐所包括的第一水导出部件将正极电解液储罐的水汽收集部件收集的水导出至正极电解液储罐中，同时控制负极电解液储罐的第一水导出部件将负极电解液储罐的水汽收集部件收集的水导出至负极电解液储罐中。

这里的正极电解液指的是正极电解液储罐中的电解液，负极电解液指的是负极电解液储罐中的电解液；所述疏水涂层采用聚四氟乙烯(PTEE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、过氟烷基化物(PFA)、聚丙烯(PPH)或聚氯乙烯(PVC)材质制成；所述液流电池还包括电堆、电解液循环管路和循环泵；所述第一水导出部件和所述第二水导出部件均采用与所述水盛放部件相连通的导出管，所述导出管上设置有与控制模块相连接的电磁阀。

本发明涉及正极电解液和负极电解液在极端温度的运行过程或备电过程中的稳定措施，这里的极端温度具体是指高于35℃或低于10℃。本发明提供的电解液储罐及液流电池，能够提高正极电解液在高温环境下的运行稳定性，降低负极电解液在低温环境下的粘度，以及提高负极电解液的反应性能和低温稳定性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电解液储罐，其特征在于所述电解液储罐为正极电解液储罐或负极电解液储罐，所述电解液储罐包括：

设置在所述电解液储罐顶部的水汽收集部件；

与水汽收集部件相连通的第一水导出部件和第二水导出部件；当电解液储罐为正极电解液储罐时，所述第一水导出部件的导出口置于正极电解液储罐中，所述第二水导出部件的导出口置于负极电解液储罐中；当电解液储罐为负极电解液储罐时，所述第一水导出部件的导出口置于负极电解液储罐中，所述第二水导出部件的导出口置于正极电解液储罐中。

2.根据权利要求1所述的电解液储罐，其特征在于所述水汽收集部件包括水汇集部件和水盛放部件，所述水汇集部件采用内置在所述电解液储罐顶部的倒锥形结构；所述水盛放部件采用设置在所述水汇集部件下方的盛水容器；所述第一水导出部件和所述第二水导出部件均采用与所述水盛放部件相连通的导出管。

3.根据权利要求2所述的电解液储罐，其特征在于所述水汇集部件外表面和所述电解液储罐内侧壁上均设置有疏水涂层，所述疏水涂层的厚度大于1mm；设置在电解液储罐内侧壁上的疏水涂层的高度为所述电解液储罐高度的30％，且由电解液储罐顶部开始向下延伸；所述疏水涂层采用聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、过氟烷基化物、聚丙烯或聚氯乙烯材质制成。

4.一种液流电池，其特征在于所述液流电池包括：

正极电解液储罐；

负极电解液储罐；所述正极电解液储罐和负极电解液储罐均采用权利要求1至3任一项所述的电解液储罐；

用于检测液流电池SOC的SOC检测模块；

用于检测正、负电解液罐内电解液温度的温度检测模块；

浓度获知模块；所述浓度获知模块用于获知正极电解液与负极电解液之间的钒离子浓度差、正极电解液与负极电解液的浓度差、正极电解液硫酸根浓度和负极电解液硫酸根浓度；

与所述SOC检测模块、所述温度检测模块、所述浓度获知模块、正极电解液储罐所包括的第一水导出部件和第二水导出部件、以及负极电解液储罐所包括的第一水导出部件和第二水导出部件相连接的控制模块；所述控制模块根据SOC检测模块的检测结果和浓度获知模块的获知结果来控制正极电解液储罐所包括的第一水导出部件和第二水导出部件、以及负极电解液储罐所包括的第一水导出部件和第二水导出部件的导出操作。

5.根据权利要求4所述的液流电池，其特征在于，

在液流电池SOC属于第一SOC预设范围，同时0.9≤a≤1.1，0.9≤b≤1.1时，所述控制模块控制正极电解液储罐所包括的第一水导出部件将正极电解液储罐的水汽收集部件收集的水导出至正极电解液储罐中，同时控制负极电解液储罐的第一水导出部件将负极电解液储罐的水汽收集部件收集的水导出至负极电解液储罐中。

6.根据权利要求4所述的液流电池，其特征在于，

在液流电池SOC属于第一SOC预设范围，同时1.1＜a且b＜0.9，或a＜0.9且1.1＜b，所述控制模块控制正极电解液储罐的第一水导出部件和第二水导出部件，以及负极电解液储罐的第一水导出部件和第二水导出部件，使得收集的水导出至电解液钒离子浓度相对较高的一侧储罐。

7.根据权利要求4所述的液流电池，其特征在于，

在液流电池SOC属于第二SOC预设范围，同时储罐内电解液温度＞35℃时，所述控制模块控制正极电解液储罐的第一水导出部件和负极电解液储罐的第二水导出部件，将正极电解液储罐的水汽收集部件收集的水和负极电解液储罐的水汽收集部件收集的水均导出至正极电解液储罐中。

8.根据权利要求4所述的液流电池，其特征在于，

在液流电池SOC属于第二SOC预设范围，同时储罐内电解液温度＜10℃时，所述控制模块控制正极电解液储罐的第二水导出部件和负极电解液储罐的第一水导出部件，将正极电解液储罐的水汽收集部件收集的水和负极电解液储罐的水汽收集部件收集的水均导出至负极电解液储罐中。

9.根据权利要求4所述的液流电池，其特征在于，

在液流电池SOC属于第二SOC预设范围，同时储罐内电解液温度10℃≤T≤35℃，负极电解液中硫酸根浓度大于等于3.9M时，所述控制模块控制正极电解液储罐所包括的第二水导出部件和负极电解液储罐所包括的第一水导出部件，使得正极电解液储罐的水汽收集部件收集的水和负极电解液储罐的水汽收集部件收集的水均导出至负极电解液储罐中。

10.根据权利要求4所述的液流电池，其特征在于，

在液流电池SOC属于第二SOC预设范围，同时储罐内电解液温度10℃≤T≤35℃，负极电解液中硫酸根浓度小于3.9M时，所述控制模块控制正极电解液储罐所包括的第一水导出部件将正极电解液储罐的水汽收集部件收集的水导出至正极电解液储罐中，同时控制负极电解液储罐的第一水导出部件将负极电解液储罐的水汽收集部件收集的水导出至负极电解液储罐中。