用于评估氧化还原液流电池的方法和系统技术方案

根据本公开的实施例的用于评估氧化还原液流电池的系统包括：控制单元，其被配置为控制在检测电芯和所述氧化还原液流电池之间连接的流通道和在所述检测电芯和搅拌器之间连接的流通道中的一个或者多个流通道的路径；以及评估单元，其被配置为基于由控制单元对路径的控制通过测量检测电芯的电流或者电压来评估用在氧化还原液流电池中的电解质的电荷状态、容量衰减以及氧化值平衡中的至少一个。根据本公开，可以通过评估正电极电解质和负电极电解质在电池容量衰减方面的信息以及关于电解质在原位的化合价平衡的信息而迅速解决氧化还原液流电池的容量衰减问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于评估氧化还原液流电池的方法和系统，且更具体而言，涉及用于 评估氧化还原液流电池的电解质在原位的状态以克服氧化还原液流电池的容量衰减的方 法和系统。
技术介绍
氧化还原液流电池指的是通过电解质中包含的离子的氧化还原反应来存储或者 释放电能的电化学能量存储设备。氧化还原液流电池的正电解质和负电解质由电解质膜彼 此分离，并且由于电解质膜两端的离子的浓度差而发生了扩散。 然而，因为活性材料的扩散速度取决于活性材料的类型而变化，发生了其中活动 材料的数量随着时间的推移偏向正电解质和负电解质中任何一者的现象。该现象导致活性 材料的容量的不平衡而减少电解质可用性，由此减少了电池容量。该现象被称为由活性材 料的跨渡（crossover)导致的容量衰减。 在尝试克服由活性材料的容量的不平衡导致的容量衰减方面，存在这样一种方 法，在该方法中，正电解质和负电解质彼此混合，并且然后分成两等份，使得正电解质的活 性材料和负电解质的活性材料具有相同的氧化值。该方法被称为总混合方法。然而，该方 法的缺点在于：将正电解质和负电解质彼此混合所需要的泵能量和电池在充电状态的能量 丢失，并且需要大量的时间直到完成正电解质和负电解质的混合（总混合）为止。 为了消除这种能量和时间的浪费，使用其中与电池容量衰减对应的活性材料从一 个电解质槽部分转移到另一个电解质槽的技术。这被称为部分转移。为了应用这种技术， 应当提前评估正电解质和负电解质在电池容量衰减方面的信息。 同时，除由正电解质和负电解质的容量的不平衡导致的容量衰减之外，活性材料 的化合价的不平衡导致的容量衰减还会发生。理论上，正电解质和负电解质的化合价平衡 应当总是维持恒定同时它们形成氧化还原对。然而，由于在电池的使用期间由进气、过压等 导致的副反应，所以氧化还原反应独立地发生在仅一种电解质中。因此，发生了其中正电解 质和负电解质的化合价平衡破坏的现象。理论上，可以由活性材料的跨渡导致的容量衰减 能够通过如上所述的总混合或者部分转移而恢复到100%容量。然而，由不可逆反应造成的 活性材料的化合价不平衡导致了永久的电池容量衰减，并且由于这个原因，需要在电解质 的评估期间独立于容量衰减之外来评估活性材料的化合价平衡。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种用于评估氧化还原液流电池的方法和系统可以通过 评估正电解质和负电解质在电池容量衰减方面的信息以及关于正电解质和负电解质在原 位的化合价平衡的信息而迅速解决氧化还原液流电池的容量衰减问题。 本公开的另一个目的在于提供一种用于评估氧化还原液流电池的方法和系统，其 使氧化还原液流电池的能量能够有效控制且稳定使用，并且可以提高氧化还原液流电池的 性能的可靠性。 本公开的目的不限于上述目的，并且本公开的其它目的和优势将通过本公开的下 面详细描述和实施例更清楚地理解。此外，可以容易理解的是，本公开的目的和优势可以由 权利要求中给出的装置及其组合来实现。 在一个实施例中，用于评估氧化还原液流电池的系统包括：控制单元，其被配置为 控制在检测电芯和所述氧化还原液流电池之间连接的流通道或在所述检测电芯和搅拌器 之间连接的流通道的路径；以及评估单元，其被配置为基于控制所述路径而通过测量所述 检测电芯的电流或者电压来评估用在所述氧化还原液流电池中的电解质的电荷状态、容量 衰减以及氧化值平衡中的任一个。 在另一个实施例中，用于评估氧化还原液流电池的方法包括以下步骤：控制在检 测电芯和所述氧化还原液流电池之间连接的流通道或在所述检测电芯和搅拌器之间连接 的流通道的路径；并且基于控制所述路径而通过测量所述检测电芯的电流或者电压来评 估用在所述氧化还原液流电池中的电解质的电荷状态、容量衰减以及氧化值平衡中的任一 个。【附图说明】 图1是示出根据本公开的实施例的用于评估氧化还原液流电池的系统的配置的 示意图； 图2和图3示出根据本公开的用在用于评估氧化还原液流电池的系统中的三通阀 的操作的示意图； 图4是示出根据本公开的第一实施例的用于评估氧化还原液流电池的系统的操 作的示意图； 图5是示出本公开的第一实施例中测量的电荷状态和理论上计算出的电荷状态 之间的比较的曲线图； 图6是示出根据本公开的第二实施例的用于评估氧化还原液流电池的系统的操 作的示意图； 图7是示出第一实施例中测量的检测电芯的容量和氧化还原液流电池的主堆的 容量之间的比较的曲线图； 图8是示出根据本公开的第三实施例的用于评估氧化还原液流电池的系统的操 作的示意图； 图9是示出根据本公开的第三实施例产生的检测电芯的电荷状态相对于电压曲 线的曲线图；以及 图10是示出根据本公开的实施例的用于评估氧化还原液流电池的方法的流程 图。【具体实施方式】 下面将参照附图来详细描述示例性实施例。然而，本公开可以以不同方式来体现， 并且不应当被解释成限制到本文中给出的实施例。相反，这些实施例被提供，使得本公开将 是透彻的且完整的，并且将向本领域的那些技术人员充分传达本公开的范围。在本公开的 全文中，在本公开的整个附图和实施例中将由相同参考符号来表示相同部件。 图1是示出根据本公开的实施例的氧化还原液流电池和连接到该氧化还原液流 电池的氧化还原液流电池评估系统二者的配置的示意图。 参照图1，氧化还原液流电池包括：主堆102、第一电解质槽104和第二电解质槽 106。第一电解质槽104被配置为存储用在主堆102中的第一电解质。从第一电解质槽104 排出的第一电解质通过流通道152被供应给主堆102,并且用在主堆中的第一电解质通过 流通信150被引入到第一电解质槽104中。同理，从第二电解质槽106排出的第二电解质 通过流通道156被供应给主堆102,并且用在主堆102中的第二电解质通过流通信154被引 入到第二电解质槽106中。 在本公开的实施例中，第一电解质槽104通过流通道602和流通道604连接到第 一检测电芯108,并且第二电解质槽106通过流通道606和流通道608连接到第二检测电芯 110。因此，在氧化还原液流电池的操作期间，供应给主堆102的第一电解质和第二电解质 也被供应给检测电芯108和110,使得根据本公开的电解质在原位的评估是可能的。 在图1中，流通道602和604分别连接到三通阀120和118,并且流通道606和608 分别连接到三通阀122和124。三通阀120和118可以通过流通道402彼此连接，并且三通 阀122和124可以通过流通道404彼此连接。 三通阀120经由用于供应第一电解质的第一泵114连接到三通阀128,并且三通 阀124经由用于供应第二电解质的第二泵连接到三通阀132。三通阀128和132可以通过 流通道802和804分别连接到三通阀126和130,或者也可以经由搅拌器112连接到三通 阀126和130。此外，三通阀126连接到第一检测电芯108,并且三通阀130连接到第二检 测电芯110。 通过上述流通道引入到第一检测电芯108的第一电解质经由三通阀118收回到第 一电解质槽104中。此外，引入到第二检测电芯110的第二电解质经由三通阀112收回到 第二电解质槽106中。 同时，可以存在根据本公开的实施例的连接到检测电芯108和110的正电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于评估氧化还原液流电池的系统，包括：控制单元，其被配置为控制在检测电芯和所述氧化还原液流电池之间连接的流通道和在所述检测电芯和搅拌器之间连接的流通道中的一个或者多个流通道的路径；以及评估单元，其被配置为基于由所述控制单元对所述路径的控制而通过测量所述检测电芯的电流或者电压来评估用在所述氧化还原液流电池中的电解质的电荷状态、容量衰减以及氧化值平衡中的至少一个。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金载珉，李知泳，李承沿，金守焕，芮熙昌，
申请(专利权)人：OCI有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR