氧化还原液流电池的运行方法和氧化还原液流电池系统技术方案

提供一种RF电池的运行方法，其中通过将正极槽中的正极电解液循环供应到正极并将负极槽中的负极电解液循环供应到负极来进行充放电。所述正极电解液含有锰离子和添加金属离子。所述负极电解液含有选自由钛离子、钒离子和铬离子构成的组中的至少一种金属离子。所述添加金属离子是选自由镉离子、锡离子、锑离子、铅离子和铋离子构成的组中的至少一种。所述RF电池的运行方法包括溶解步骤，在所述溶解步骤中，当在所述负极电解液的循环通路中含有通过已经从所述正极电解液移动到所述负极电解液的循环通路的所述添加金属离子的还原而形成的金属析出物时，将所述金属析出物在所述正极电解液中溶解并电离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化还原液流电池的运行方法和氧化还原液流电池系统
本专利技术涉及将含有锰离子的溶液用作正极电解液的氧化还原液流电池系统，和氧化还原液流电池的运行方法。更具体地，本专利技术涉及可以长期抑制正极电解液中的二氧化锰的析出的氧化还原液流电池的运行方法，和氧化还原液流电池系统。
技术介绍
近年来，随着电力短缺的加剧，诸如风力发电和太阳能光伏发电的自然能源的快速引入和电力系统的稳定化(例如频率和电压的维持)已经成为全球性要解决的问题。作为解决该问题的措施之一，安装大容量蓄电池以实现例如输出变化的平滑化、过剩电力的储存和负载的均衡化已受到关注。一种大容量蓄电池是氧化还原液流电池(在下文中也可以被称为“RF电池”)。RF电池具有以下特点，例如：(i)容量容易增加至兆瓦级(MW级)，(ii)使用寿命长，(iii)准确监测电池的充电状态(SOC)的能力，以及(iv)高的设计自由度，使得可以独立地设计电池输出和电池容量，并且预期是最适合的作为电力系统的稳定化用途的蓄电池。RF电池主要包括电池单元，所述电池单元包括被供应正极电解液的正极、被供应负极电解液的负极以及置于所述两个电极之间的隔膜。代表性地，构建RF电池系统，所述系统包括RF电池和用于将电解液循环供应到RF电池的循环机构。所述循环机构通常包括储存正极电解液的正极槽、储存负极电解液的负极槽以及将所述两个电极槽与RF电池连接的管道。通常将含有价态因氧化还原而变化的作为活性物质的金属离子的溶液用作各电极的电解液。代表性例子包括将铁(Fe)离子用作正极活性物质且将铬(Cr)离子用作负极活性物质的Fe-Cr基RF电池，以及将钒(V)离子用作两个电极的活性物质的V基RF电池(参考专利文献1的说明书中的段落0003)。专利文献1公开了Mn-Ti基RF电池，其中将锰(Mn)离子用作正极活性物质，并且将钛(Ti)离子等用作负极活性物质。Mn-Ti基RF电池的优点在于：它能够产生比现有的V基RF电池高的电动势，并且用于正极活性物质的材料相对廉价。此外，专利文献1公开了通过在正极电解液中除了锰离子之外还含有钛离子，可以抑制二氧化锰(MnO2)的产生，并且能够稳定地进行Mn2+/Mn3+反应。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2011/111254号
技术实现思路
技术问题对于将含有锰离子的溶液用作正极电解液的氧化还原液流电池，期望长期抑制二氧化锰(MnO2)的析出。如上所述，在Mn-Ti基RF电池中，通过向正极电解液添加钛离子，能够抑制二氧化锰(MnO2)的产生。然而，即使在除了锰离子之外还含有钛离子的正极电解液中，当电池被长时间重复使用时，也能够产生MnO2。也就是说，MnO2能够随时间推移而产生。例如，当电池在正极电解液处于高充电状态(SOC)的待机模式下运行时，在某些情况下MnO2可能随时间推移而产生。当MnO2析出时，正极活性物质的量减少，导致诸如能量密度降低的电池特性的劣化。本专利技术是在上述情况下完成的。本专利技术的目的是提供可以长期抑制正极电解液中的二氧化锰的析出的氧化还原液流电池系统，以及提供氧化还原液流电池的运行方法。技术方案本专利技术的实施方式的氧化还原液流电池的运行方法涉及通过将正极槽中的正极电解液循环供应到正极并将负极槽中的负极电解液循环供应到负极来进行充放电的氧化还原液流电池的运行。所述正极电解液含有锰离子和添加金属离子。所述负极电解液含有选自由钛离子、钒离子和铬离子构成的组中的至少一种金属离子。所述添加金属离子是选自由镉离子、锡离子、锑离子、铅离子和铋离子构成的组中的至少一种。所述氧化还原液流电池的运行方法包括溶解步骤，在所述溶解步骤中，当在所述负极电解液的循环通路中含有通过已经从所述正极电解液移动到所述负极电解液的循环通路的所述添加金属离子的还原而形成的金属析出物时，将所述金属析出物在所述正极电解液中溶解并电离。本专利技术的实施方式的氧化还原液流电池系统包含：包括正极、负极和置于所述两个电极之间的隔膜的电池单元，储存要循环供应到所述正极的正极电解液的正极槽，以及储存要循环供应到所述负极的负极电解液的负极槽。所述正极电解液含有锰离子和添加金属离子。所述负极电解液含有选自由钛离子、钒离子和铬离子构成的组中的至少一种金属离子。所述添加金属离子是选自由镉离子、锡离子、锑离子、铅离子和铋离子构成的组中的至少一种。所述氧化还原液流电池系统包含：检测部，其检测通过已经从所述正极电解液移动到所述负极电解液的循环通路的所述添加金属离子的还原而形成的金属析出物的存在；分支引入管，其在所述负极电解液的循环通路中含有所述金属析出物时将所述正极电解液从所述正极槽供应到所述负极；以及分支回流管，其使已经通过所述负极的电解液返回到所述正极槽。本专利技术的实施方式的氧化还原液流电池系统包含：包括正极、负极和置于所述两个电极之间的隔膜的电池单元，储存要循环供应到所述正极的正极电解液的正极槽，以及储存要循环供应到所述负极的负极电解液的负极槽。所述正极电解液含有锰离子和添加金属离子。所述负极电解液含有选自由钛离子、钒离子和铬离子构成的组中的至少一种金属离子。所述添加金属离子是选自由镉离子、锡离子、锑离子、铅离子和铋离子构成的组中的至少一种。所述氧化还原液流电池系统包含：检测部，其检测通过已经从所述正极电解液移动到所述负极电解液的循环通路的所述添加金属离子的还原而形成的金属析出物的存在；连通管，其在所述负极电解液的循环通路中含有所述金属析出物时，允许所述正极槽与所述负极槽彼此连通，使得所述正极电解液与所述负极电解液能够混合；分支引入管，其将储存在所述正极槽中的混合液供应到所述负极；以及分支回流管，其使已经通过所述负极的电解液返回到所述正极槽。本专利技术的实施方式的氧化还原液流电池系统包含：包括正极、负极和置于所述两个电极之间的隔膜的电池单元，储存要循环供应到所述正极的正极电解液的正极槽，以及储存要循环供应到所述负极的负极电解液的负极槽。所述正极电解液含有锰离子和添加金属离子。所述负极电解液含有选自由钛离子、钒离子和铬离子构成的组中的至少一种金属离子。所述添加金属离子是选自由镉离子、锡离子、锑离子、铅离子和铋离子构成的组中的至少一种。所述氧化还原液流电池系统包含：检测部，其检测通过已经从所述正极电解液移动到所述负极电解液的循环通路的所述添加金属离子的还原而形成的金属析出物的存在；连通管，其在所述负极电解液的循环通路中含有所述金属析出物时，允许所述正极槽与所述负极槽彼此连通，使得所述正极电解液与所述负极电解液能够混合；负极用分支引入管，其将储存在所述正极槽中的混合液供应到所述负极；负极用分支回流管，其使已经通过所述负极的电解液返回到所述正极槽；正极用分支引入管，其将储存在所述负极槽中的混合液供应到所述正极；以及正极用分支回流管，其使已经通过所述正极的电解液返回到所述负极槽。本专利技术的实施方式的氧化还原液流电池系统包含：包括正极、负极和置于所述两个电极之间的隔膜的电池单元，储存要循环供应到所述正极的正极电解液的正极槽，以及储存要循环供应到所述负极的负极电解液的负极槽。所述正极电解液含有锰离子和添加金属离子。所述负极电解液含有选自由钛离子、钒离子和铬离子构成的组中的至少一种金属离子。所述添加金属离子是选自由镉离子、锡离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化还原液流电池的运行方法，其中通过将正极槽中的正极电解液循环供应到正极并将负极槽中的负极电解液循环供应到负极来进行充放电，其中，所述正极电解液含有锰离子和添加金属离子，所述负极电解液含有选自由钛离子、钒离子和铬离子构成的组中的至少一种金属离子，所述添加金属离子是选自由镉离子、锡离子、锑离子、铅离子和铋离子构成的组中的至少一种，所述方法包括溶解步骤，在所述溶解步骤中，当在所述负极电解液的循环通路中含有通过已经从所述正极电解液移动到所述负极电解液的循环通路的所述添加金属离子的还原而形成的金属析出物时，将所述金属析出物在所述正极电解液中溶解并电离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.22 JP 2014-2593171.一种氧化还原液流电池的运行方法，其中通过将正极槽中的正极电解液循环供应到正极并将负极槽中的负极电解液循环供应到负极来进行充放电，其中，所述正极电解液含有锰离子和添加金属离子，所述负极电解液含有选自由钛离子、钒离子和铬离子构成的组中的至少一种金属离子，所述添加金属离子是选自由镉离子、锡离子、锑离子、铅离子和铋离子构成的组中的至少一种，所述方法包括溶解步骤，在所述溶解步骤中，当在所述负极电解液的循环通路中含有通过已经从所述正极电解液移动到所述负极电解液的循环通路的所述添加金属离子的还原而形成的金属析出物时，将所述金属析出物在所述正极电解液中溶解并电离。2.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池的运行方法，其中，在所述溶解步骤中，当所述金属析出物析出在所述负极上时，通过将充电结束时的所述正极电解液供应到所述负极而将析出在所述负极上的所述金属析出物溶解。3.根据权利要求2所述的氧化还原液流电池的运行方法，其还包括：在所述溶解步骤之前的、混合步骤，其中在放电结束时，将所述正极槽中的正极电解液与所述负极槽中的负极电解液混合，以形成混合液；和充电步骤，其中对所述混合液进行充电，以使得所述负极槽中的混合液中含有的所述添加金属离子析出在所述负极上。4.根据权利要求1至3中任一项所述的氧化还原液流电池的运行方法，其还包括：混合步骤，其中当充电状态为50％以上时，将所述正极槽中的正极电解液与所述负极槽中的负极电解液混合，以形成混合液；和充电步骤，其中对所述混合液进行充电，以使得所述负极槽中的混合液中含有的所述添加金属离子析出，并且使所述金属析出物存在于所述负极槽中，其中所述溶解步骤包括在储存含有所述金属析出物的所述混合液的所述负极槽与所述正极槽之间进行切换，并对所述交换后的正极槽中的所述混合液进行充电。5.根据权利要求4所述的氧化还原液流电池的运行方法，其中，将所述混合步骤和所述充电步骤重复进行多次。6.根据权利要求1至5中任一项所述的氧化还原液流电池的运行方法，其还包括收集步骤，其中通过设置在所述负极电解液的循环通路中的过滤器部收集所述金属析出物，其中在所述溶解步骤中，将收集到的所述金属析出物溶解在所述正极电解液中。7.一种氧化还原液流电池系统，其包含：包括正极、负极和置于所述两个电极之间的隔膜的电池单元，储存要循环供应到所述正极的正极电解液的正极槽，以及储存要循环供应到所述负极的负极电解液的负极槽，其中，所述正极电解液含有锰离子和添加金属离子，所述负极电解液含有选自由钛离子、钒离子和铬离子构成的组中的至少一种金属离子，所述添加金属离子是选自由镉离子、锡离子、锑离子、铅离子和铋离子构成的组中的至少一种，所述氧化还原液流电池系统包含：检测部，其检测通过已经从所述正极电解液移动到所述负极电解液的循环通路的所述添加金属离子的还原而形成的金属析出物的存在；和分支引入管，其在所述负极电解液的循环通路中含有所述金属析出物时将所述正极电解液从所述正极槽供应到所述负极；以及分支回流管，其使已经通过所述负极的电解液返回到所述正极槽。8.一种氧化还原液流电池系统，其包含：包括正极、负极和置于所述两个电极之间的隔膜的电池单元，储存要循环供应到所述正极的正极电解液的正极槽，以及储存要循环供应到所述负极的负极电解液的负极槽，其中，所述正极电...

【专利技术属性】
技术研发人员：董雍容，宫胁秀旗，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP