节能且可提高电池稳定性的钒电池制造技术

本实用新型专利技术为一种节能且可提高电池稳定性的钒电池，包括正极半电池、负极半电池和电池堆，其中正极半电池和负极半电池均与电池堆连接，正极半电池包括正极储液罐、第一出气管、第一输送管、第二输送管、正极泵、第三输送管和第四输送管；负极半电池包括负极储液罐、第三出气管、第五输送管、第六输送管、负极泵、第七输送管和第八输送管。通过阀门的开关控制，可实现电解液在自重力作用下输送，利用气体推力可提高电解液的输送流量，减少泵的输出，达到节能的效果，出气管使气体在储液罐中始终处于安全状态。储液罐中的气体将电解液和外界空气隔绝，电解液中的二价钒离子不易氧化，有利于电解液的稳定，提高钒电池的性能，提高钒电池充放电效率。

【技术实现步骤摘要】
节能且可提高电池稳定性的钒电池
本技术涉及钒电池电解液储存设备领域，进一步来说是通过利用气体和电解液自重力做推力并增大电解液输出流量的钒电池电解液储液罐，最终实现钒电池的节能和稳定性。
技术介绍
随着传统能源的日渐枯竭以及相应的环境问题，风能、太阳能等可再生能源的利用引起人们广泛的关注并得到快速发展，同时为保证可再生能源的稳定供电，克服其固有问题，越来越多的蓄电储能技术得到开发及使用，其中液流电池作为大规模储能技术的一种解决方案。由于钒电池具有使用寿命长、能量转化率高、安全环保等优点，全钒液流电池作为最具代表性的一种液流电池类型近年来成为研究热点，成为了现今最具发展潜能的规模化储能方式。钒电池是以钒离子溶液为正、负极活性物质的二次电池。正、负极室通过隔膜分开，电极由电极活性物质和集流板构成；正极由V(V)和V(IV)离子硫酸溶液组成，负极有V(III)和V(II)离子硫酸溶液组成。电池充电后，正极物质为V(V)离子溶液，负极为V(II)离子溶液；放电后，正、负极分别为V(IV)和V(III)离子溶液，电池内部通过H+导电。钒电池的正负极反应可表述如下：正极：正极：钒电池在长期的充电过程中，电解液容易发生失水。钒电池在充电过程中，容易过充，过充会对钒电池的电解液及电池组件产生不利影响，因为过充超过一定电压时会产生水的电解而发生析氢和析氧现象，由于钒电池液中有硫酸，因此水的电解速率会较快，水电解产生的气体相应较多，大多数钒电池都会设计为可将生成气体快速排放到大气中，尽量降低在电池中累积的危险。但在电解水的过程中，由于氢气和氧气被释放到大气中，造成浪费。钒电池在反应时还会产生二氧化碳气体，其产生的二氧化碳气体也会被释放到大气中。此外，钒电池中的正极泵由于长期置于酸性环境下，若长期运行，容易影响使用寿命。钒电池在使用过程中，由于需要将储液罐中的气体释放到外界，因而会与外界接触，其二价钒离子在空气中极易氧化，造成电解液的不稳定，严重影响钒电解液的性能，降低钒电池充放电效率。在电解液输送过程中，钒电池只是利用正极泵作为输送的动力发生装置，钒电池的电解液自身的重力势能没有被利用到，造成能量的浪费。
技术实现思路
针对以上的不足，本技术提供了一种节能且可提高电池稳定性的钒电池，包括正极半电池、负极半电池和电池堆，其中正极半电池和负极半电池均与电池堆连接，所述正极半电池包括正极储液罐，所述负极半电池包括负极储液罐，所述正极半电池还包括第一出气管、第一输送管、第二输送管、正极泵、第三输送管和第四输送管，所述第一出气管的一端连通外界，所述第一出气管的另一端与正极储液罐的顶部连通，所述第一出气管上设有第一开关阀，所述第一输送管的一端与正极储液罐的下部连通，所述第一输送管的另一端与第三输送管连接，所述第一输送管上设有第一阀门，所述第二输送管的一端与正极储液罐的下部连通，所述第二输送管的另一端与正极泵连接，所述第二输送管上设有第二阀门，所述第二阀门设置在正极泵之前，所述第三输送管的一端与正极泵连接，所述第三输送管的另一端与电池堆连接，所述第四输送管的一端与电池堆连接，所述第四输送管的另一端与正极储液罐连通；所述负极半电池还包括第三出气管、第五输送管、第六输送管、负极泵、第七输送管和第八输送管，所述第三出气管的一端连通外界，所述第三出气管的另一端与负极储液罐的顶部连通，所述第三出气管上设有第二开关阀，所述第五输送管的一端与负极储液罐的下部连通，所述第五输送管的另一端与第七输送管连接，所述第五输送管上设有第四阀门，所述第六输送管的一端与负极储液罐的下部连通，所述第六输送管的另一端与负极泵连接，所述第六输送管上设有第五阀门，所述第五阀门设置在负极泵之前，所述第七输送管的一端与负极泵连接，所述第七输送管的另一端与电池堆连接，所述第八输送管的一端与电池堆连接，所述第八输送管的另一端与负极储液罐连通。为了进一步实现本技术，所述第三输送管上设有第一流量计，所述第一流量计设置在第三输送管和第一输送管的相接处与电池堆之间；所述第七输送管上设有第二流量计，所述第二流量计设置在第七输送管和第五输送管的相接处与电池堆之间。为了进一步实现本技术，所述正极半电池还包括第二出气管，所述第二出气管的一端连通外界，所述第二出气管的另一端与正极储液罐的顶部连通，所述第二出气管上设有第三阀门；所述负极极半电池还包括第四出气管，所述第四出气管的一端连通外界，所述第四出气管的另一端与负极储液罐的顶部连通，所述第四出气管上设有第六阀门。为了进一步实现本技术，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门均为开关阀。为了进一步实现本技术，所述第一阀门和第三阀门为流量控制阀，所述第二阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门均为开关阀。本技术的有益效果：1、本技术利用电解液自身的重力作为动力推动电解液的输出，相比于现有的泵输出可多出一种选择，在同等输出条件下，可直接使用电解液的自重力输出，节省了泵输出需要的能量，达到节能的效果；在同等输出条件下，若需要输出的流量大于自重力的输出流量，可使用泵，将流量控制到指定流量，此时相比于只用泵输出达到指定流量，使用本技术可将部分流量分到自重力输出，节省了泵输出的部分能量，达到节能的效果。2、本技术将钒电池反应产生的气体收集到储液罐中，作为气体的动力推力，可提高电解液的输出流量及反应速度，其与电解液的自重力一起作用，进一步提高电解液的输出流量及反应速度。3、本技术由于气体在储液罐中，将电解液和外界空气隔绝，当阀门打开时，外界空气的进入量不多，随着阀门关闭，储液罐中的气体增多，则储液罐中的氧气含量相对减少，因此二价钒离子不易氧化，有利于电解液的稳定，提高钒电池的性能，提高钒电池充放电效率。4、本技术设置的第一出气管、第二出气管、第三出气管和第四出气管，用于防止气体在储液罐中压力过大造成危险的情况，其第一出气管和第三出气管分别设置在正极储液罐和负极储液罐上，通过流量控制阀可随时控制钒电池反应产生气体的速度与气体排出的速度平衡，使储液罐始终处于安全的使用环境；其第二出气管和第四出气管分别设置在正极储液罐和负极储液罐上，可防止由于第一出气管或/和第三出气管发生意外不能及时排出气体造成危险的情况。5、本技术的正极半电池和负极半电池的储液罐下部均设置有两条输送管，其输送管上各设有阀门，通过阀门的开关，可选择有三种模式，根据实际需要，可选择其中的一种模式。若要增大电解液的输出流量，增大电解液的反应速度，则两个输送管上的阀门可均打开；若要节能，可减小泵的输出或关闭泵的输出，利用电解液的自重力和储液罐中的气体推力作为动力推动电解液的输出；也可只使用泵输出。附图说明图1为本技术的结构示意图。附图标记说明：1.正极半电池；11.正极储液罐；12.正极电解液；13.正极输送部分；131.第一阀门；132.第一输送管；133.第二阀门；134.第二输送管；135.正极泵；136.第三输送管；137.第四输送管；138.第一流量计；14.第一开关阀；15.第一出气管；16.第二出气管；17.第三阀门；2.负极半电池；21.负极储液罐；22.负极电解液；23.负极输送部分；231.第四阀门；2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种节能且可提高电池稳定性的钒电池，包括正极半电池、负极半电池和电池堆，其中正极半电池和负极半电池均与电池堆连接，所述正极半电池包括正极储液罐，所述负极半电池包括负极储液罐，其特征在于：所述正极半电池还包括第一出气管、第一输送管、第二输送管、正极泵、第三输送管和第四输送管，所述第一出气管的一端连通外界，所述第一出气管的另一端与正极储液罐的顶部连通，所述第一出气管上设有第一开关阀，所述第一输送管的一端与正极储液罐的下部连通，所述第一输送管的另一端与第三输送管连接，所述第一输送管上设有第一阀门，所述第二输送管的一端与正极储液罐的下部连通，所述第二输送管的另一端与正极泵连接，所述第二输送管上设有第二阀门，所述第二阀门设置在正极泵之前，所述第三输送管的一端与正极泵连接，所述第三输送管的另一端与电池堆连接，所述第四输送管的一端与电池堆连接，所述第四输送管的另一端与正极储液罐连通；所述负极半电池还包括第三出气管、第五输送管、第六输送管、负极泵、第七输送管和第八输送管，所述第三出气管的一端连通外界，所述第三出气管的另一端与负极储液罐的顶部连接通，所述第三出气管上设有第二开关阀，所述第五输送管的一端与负极储液罐的下部连通，所述第五输送管的另一端与第七输送管连接，所述第五输送管上设有第四阀门，所述第六输送管的一端与负极储液罐的下部连通，所述第六输送管的另一端与负极泵连接，所述第六输送管上设有第五阀门，所述第五阀门设置在负极泵之前，所述第七输送管的一端与负极泵连接，所述第七输送管的另一端与电池堆连接，所述第八输送管的一端与电池堆连接，所述第八输送管的另一端与负极储液罐连通。...

【技术特征摘要】
1.一种节能且可提高电池稳定性的钒电池，包括正极半电池、负极半电池和电池堆，其中正极半电池和负极半电池均与电池堆连接，所述正极半电池包括正极储液罐，所述负极半电池包括负极储液罐，其特征在于：所述正极半电池还包括第一出气管、第一输送管、第二输送管、正极泵、第三输送管和第四输送管，所述第一出气管的一端连通外界，所述第一出气管的另一端与正极储液罐的顶部连通，所述第一出气管上设有第一开关阀，所述第一输送管的一端与正极储液罐的下部连通，所述第一输送管的另一端与第三输送管连接，所述第一输送管上设有第一阀门，所述第二输送管的一端与正极储液罐的下部连通，所述第二输送管的另一端与正极泵连接，所述第二输送管上设有第二阀门，所述第二阀门设置在正极泵之前，所述第三输送管的一端与正极泵连接，所述第三输送管的另一端与电池堆连接，所述第四输送管的一端与电池堆连接，所述第四输送管的另一端与正极储液罐连通；所述负极半电池还包括第三出气管、第五输送管、第六输送管、...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄权波，卢粤湘，
申请(专利权)人：广州市泓能五金有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44