液流电池系统与液流电池系统的充放电方法技术方案

本申请提供了一种液流电池系统与液流电池系统的充放电方法。该液流电池系统包括正极、负极、正极储液单元、负极储液单元和交换膜，正极储液单元与正极相连，负极储液单元与负极相连，交换膜设置在正极与负极之间，其中，正极储液单元和负极储液单元中的至少一个包括至少两个相互隔离的储液空间，各储液空间均设置有进口开关与出口开关，且各储液空间与对应的正极或负极通过进口开关和出口开关可开合地相连。本申请的液流电池系统的能量效率较高，且充电过程中大部分电解液均达到SOC为100％的满荷电状态，使得电池的电量较高。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及电池领域，具体而言，涉及一种液流电池系统与液流电池系统的充放电方法。
技术介绍
如图1所示，现有的液流电池系统通常包括电池堆，电池堆包括一个或者多个电池，每个电池都包括正极1、负极2、正极1与负极2之间的交换膜7，通常单侧电极采用一个储液罐10进行循环和回收，整个电池系统配有两个储液罐10、一个储液罐10与液流电池系统中所有的正极1相连，另一个与液流电池系统中所有的负极2相连，并且，正极1通过正极输液泵5与一个储液罐10连接，负极2通过负极输液泵6与另一个储液罐10连接。液流电池系统通过电解液进行电量的存储和释放。通常将电解液含有的电量用荷电状态(StateOfCharge，简称SOC)参数表示。以正极1的充电过程为例，进口电解液处于未充电状态，经过电极并在其中完成充电。因此与进口电解液相比，出口电解液中高电位介质的浓度较高(即SOC较高)，且整体电势比进口电解液高。现有的方案中，进出口电解液直接在储液罐10中充分混合，使得进口电解液的高电位介质的浓度不断提高，使得充电电量增大，出口电解液的高电位介质的浓度不断降低，使得放电电量减小，液流电池系统中的能量效率为放电电量与充电电量的百分比，由于出口电解液直接在储液罐10中充分混合，因此使得电池系统的能量较低；另外，同一储液罐10中电解液各介质的浓度分布不均匀，容易造成充电过程中部分溶液没有完全达到SOC为100％的满荷电状态，降低电池的电量。同样，放电过程存在类似上述的问题。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种液流电池系统与液流电池系统的充放电方法，以解决现有技术中的电解液直接在储液罐中混合造成的能量损失的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种液流电池系统，该液流电池系统包括正极、负极、正极储液单元、负极储液单元和交换膜，上述正极储液单元与上述正极相连，上述负极储液单元与上述负极相连，上述交换膜设置在上述正极与上述负极之间，其中，上述正极储液单元和上述负极储液单元中的至少一个包括至少两个相互隔离的储液空间，各上述储液空间均设置有进口开关与出口开关，且各上述储液空间与对应的正极或负极通过上述进口开关和上述出口开关可开合地相连。进一步地，上述正极储液单元和上述负极储液单元各具有一个储液罐，上述储液空间设置在一个上述储液罐中。进一步地，具有至少两个相互隔离的上述储液空间的上述正极储液单元和/或上述负极储液单元具有至少两个储液罐，一个上述储液罐形成一个上述储液空间。进一步地，上述正极储液单元和上述负极储液单元各自具有至少两个上述储液空间，其中，上述正极储液单元和上述负极储液单元中的一个具有至少两个储液罐，一个上述储液罐形成一个上述储液空间，或者各上述储液空间随机分布在各上述储液罐中；另一个具有一个储液罐，上述储液空间设置在一个上述储液罐中。进一步地，上述正极储液单元和/或上述负极储液单元具有至少三个上述储液空间，且具有至少三个上述储液空间的上述正极储液单元和/或上述负极储液单元具有至少两个储液罐，各上述储液空间随机分布在各上述储液罐中。进一步地，上述液流电池系统还包括正极输液泵与负极输液泵，其中，正极输液泵设置在上述正极储液单元与上述正极之间，优选上述正极输液泵与上述正极储液单元的储液空间一一对应设置；负极输液泵设置在上述负极储液单元与上述负极之间，优选上述负极输液泵与上述负极储液单元的储液空间一一对应设置。根据本申请的另一方面，提供了一种液流电池系统的充放电方法，该充放电方法采用上述液流电池系统实施进一步地，上述充放电方法包括：保持N个储液空间的进口开关是开启状态，使上述N个上述储液空间中的电解液输送至正极和/或负极进行电化学反应；保持M个上述储液空间的出口开关是开启状态，使得经过上述电化学反应的上述电解液输送至上述M个储液空间中，上述M个储液空间中的至少一个上述储液空间不是上述N个上述储液空间中的储液空间，且上述M个上述储液空间与上述N个上述储液空间属于正极储液单元或负极储液单元。进一步地，上述M≥上述N，上述M个上述储液空间中的Q个储液空间为上述N个储液空间的储液空间，0≤Q≤N。进一步地，上述M≤上述N，上述M个上述储液空间中的P个储液空间不是上述N个储液空间中的储液空间，其中，0≤P≤M。应用本申请的技术方案，正极储液单元和/或负极储液单元中包括至少两个储液空间，并且，每个储液空间的进出口设置有进口开关与出口开关，并且，储液空间通过进口开关与正极或者负极相连，这样只需要控制进口开关与出口开关的状态就可以控制电解液的流向，使得从一个或多个储液空间进入正极或负极电解液，在发生电化学反应后流出的电解液不再全部都进入其之前的储液空间中，这样就可以避免进口电解液与出口电解液直接在同样的储液空间混合，也就是说N个储液空间中至少有一个储液空间中的进口电解液不会与出口电解液进行混合，该储液空间中进口电解液的SOC不会持续递增，使得充电电量下降，同理，在放电过程中出口电解液的SOC也不会持续递减，使得放电电量增加，这样最终使得电池系统的能量效率提高；另外，这样可以避免同一储液罐中电解液各介质的浓度分布较不均匀，使得充电过程中大部分电解液均达到SOC为100％的满荷电状态，提高了电池的电量。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1示出了现有技术提供的液流电池系统的结构示意图；图2示出了本申请一种实施例提供的液流电池系统的结构示意图；图3示出了本申请一种实施例提供的液流电池系统的结构示意图；图4示出了本申请一种实施例提供的液流电池系统的结构示意图；以及图5示出了本申请一种实施例提供的液流电池系统的结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：1、正极；2、负极；3、正极储液单元；4、负极储液单元；5、正极输液泵；6、负极输液泵；7、交换膜；10、储液罐；31、第一正极储液空间；32、第二正极储液空间；33、第三正极储液空间；41、第一负极储液空间；42、第二负极储液空间；01、第一正极进口开关；02、第一正极出口开关；03、第二正极进口开关；04、第二正极出口开关；05、第三正极进口开关；06、第三正极出口开关；07、第一负极进口开关；08、第一负极出口开关；09、第二负极进口开关；010、第二负极出口开关。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液流电池系统，包括正极(1)、负极(2)、正极储液单元(3)、负极储液单元(4)和交换膜(7)，所述正极储液单元(3)与所述正极(1)相连，所述负极储液单元(4)与所述负极(2)相连，所述交换膜(7)设置在所述正极(1)与所述负极(2)之间，其特征在于，所述正极储液单元(3)和所述负极储液单元(4)中的至少一个包括至少两个相互隔离的储液空间，各所述储液空间均设置有进口开关与出口开关，且各所述储液空间与对应的正极(1)或负极(2)通过所述进口开关和所述出口开关可开合地相连。

【技术特征摘要】
1.一种液流电池系统，包括正极(1)、负极(2)、正极储液单元(3)、负极储液单元(4)
和交换膜(7)，所述正极储液单元(3)与所述正极(1)相连，所述负极储液单元(4)
与所述负极(2)相连，所述交换膜(7)设置在所述正极(1)与所述负极(2)之间，
其特征在于，
所述正极储液单元(3)和所述负极储液单元(4)中的至少一个包括至少两个相互
隔离的储液空间，各所述储液空间均设置有进口开关与出口开关，且各所述储液空间与
对应的正极(1)或负极(2)通过所述进口开关和所述出口开关可开合地相连。
2.根据权利要求1所述的液流电池系统，其特征在于，所述正极储液单元(3)和所述负极
储液单元(4)各具有一个储液罐(10)，所述储液空间设置在一个所述储液罐(10)中。
3.根据权利要求1所述的液流电池系统，其特征在于，具有至少两个相互隔离的所述储液
空间的所述正极储液单元(3)和/或所述负极储液单元(4)具有至少两个储液罐(10)，
一个所述储液罐(10)形成一个所述储液空间。
4.根据权利要求1所述的液流电池系统，其特征在于，所述正极储液单元(3)和所述负极
储液单元(4)各自具有至少两个所述储液空间，其中，所述正极储液单元(3)和所述
负极储液单元(4)中的一个具有至少两个储液罐(10)，一个所述储液罐(10)形成一
个所述储液空间，或者各所述储液空间随机分布在各所述储液罐(10)中；另一个具有
一个储液罐(10)，所述储液空间设置在一个所述储液罐(10)中。
5.根据权利要求1所述的液流电池系统，其特征在于，所述正极储液单元(3)和/或所述负
极储液单元(4)具有至少三个所述储液空间，且具有至少三...

【专利技术属性】
技术研发人员：周正，宋彦彬，刘佳燚，高艳，李扬，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51