氧化还原液流电池制造技术

本发明专利技术的氧化还原液流电池在电池模块内具备电池芯或堆叠体和电解液槽，并按每个电池模块适用为了将电解液搬运至电池芯或堆叠体而代替泵的机构，从而能够显著减少分路电流的产生。此外，通过按每个电池模块具备电解液槽，能够大幅缩减电解液的移送路径，并且，为了输送电解液，代替按每个模块具备泵地，具备利用压力的流体控制部，从而能够节省泵的驱动所需要的动力，并提高电池的效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化还原液流电池
本专利技术涉及一种氧化还原液流电池，详细而言，涉及一种结合有多个电池模块的氧化还原液流电池，在所述电池模块中，每个电池芯都具备保管阳极电解液及阴极电解液的电解液槽和用于由所述电解液槽向电池芯移送电解液的流体控制部，从而能够缩短反应时间，提高效率，且抑制产生分路电流。
技术介绍
近来，作为用于抑制成为地球温暖化主要原因的温室气体排放的方法，诸如太阳能、风能的节能能源倍受青睐，并且，正在为了其实用化的普及而进行大量研究。然而，再生能源受选址环境、自然条件的影响较大。尤其，由于再生能源的输出变动较严重，因而存在无法连续均匀地供应能量的缺点。因此，为了将再生能源用于家庭用途或商业用途，引入并使用输出较高时储存能量，输出较低时则使用所储存的能量的系统。作为这种储能系统，使用大容量二次电池，例如，在大规模太阳能发电及风力发电园区引入了大容量二次电池储存系统。作为用于所述大容量的电力储存的二次电池，有铅蓄电池、硫化钠电池、以及氧化还原液流电池等。由于氧化还原液流电池具有能够在常温工作且能够分别独立地设计容量和输出的特征，近来，将其作为大容量二次电池进行了大量研究。类似于燃料电池，氧化还原液流电池串联地配置有分离膜(membrane)、电极及分离板而构成堆叠体，从而具有能够进行电能的充放电的二次电池的功能。就氧化还原液流电池而言，由阳极及阴极电解液储存槽供应的阳极电解液和阴极电解液在分离膜的两侧循环而进行离子交换，在该过程中，发生电子的移动而进行充放电。这样的氧化还原液流电池因寿命比现有二次电池长且能够被制作为kW至MW级中大型系统，因而以最适宜于ESS而闻名。然而，氧化还原液流电池为储存阳极电解液和阴极电解液的槽独立地隔开规定空间而配置的结构(例如，在堆叠体的两侧或下侧隔开规定空间配置电解液槽的结构)，由于连接对堆叠体和电解液槽的电解液循环管，存在以近似的电力储存容量为基准，整体系统的体积相对于作为其他电力储存装置的铅蓄电池、锂离子电池及锂硫电池较大的缺点。此外，由于需要具备与堆叠体、泵以及电解液槽连接的多个电解液循环管，要求规定基准以上的泵容量，以向各个堆叠体恒定地供应电解液，电解液循环管的长度变得越长，泵的要求容量越增大，因而存在泵的大小及电池的制造单价增加的问题，随着功耗与泵容量增大相应地增加，伴有整体的电池效率下降的问题。同时，一般的电池要求执行充放电动作的工作响应速度较快。然而，在氧化还原液流电池的情况下，当为了在静止的状态下进行充放电运行氧化还原液流电池时，在通过泵使电解液循环至堆叠体内部之前需要时间，与所需时间相应地，响应性会下降，并且，需要多个连接电池芯、堆叠体和泵的耐化学性配管，因而存在成本上升的问题。这里，通常的氧化还原液流电池通过多歧管向各电池芯供应电解液。然而，填充于多歧管的电解液起连接各电池芯的电通道的作用，因而可以成为电子的移动路径，通过这样的路径，产生分路电流，因此，在进行充放电时，能量的一部分因分路电流而损失，而这会成为引起效率下降、零件损伤、电池芯性能不均的主要原因。以往，为了减少这样的分路电流，主要采用了增加多歧管的长度并缩窄截面积的方法，但这会增加流体的流动阻力而造成泵送损失，因而要求能够克服这种问题的应对方案。
技术实现思路
技术问题本专利技术为解决如上所述的问题而提出，其目的在于，提供一种氧化还原液流电池，在所述氧化还原液流电池中，对每个电池芯或每个层叠有多个电池芯的堆叠体都分别具备保管电解液的电解液槽或多个电池芯共用电解液槽的方式适用为了将电解液搬运至电池芯或堆叠体而代替泵的机构，从而能够克服因设置多个泵所造成的电池效率下降，且抑制分路电流的产生。技术方案本专利技术涉及一种氧化还原液流电池。本专利技术的一方面涉及一种氧化还原液流电池，其在内部具备一个或两个以上的电池模块，所述电池模块包括电池芯、电解液槽、电解液流路以及将由外部生成的压力传递至电解液流路的流体控制部，且每个所述电池模块或每规定个数的所述电池模块独立地使电解液循环来进行充放电，所述氧化还原液流电池满足下式1和式2：[式1]Vh≥0.05Vc；[式2]0.05秒≤T≤Qmin，上式1中，Vh为流入流体控制部的电解液的最大体积，Vc是参与氧化还原反应的电解液的体积，T是流体控制部的工作周期，Qmin指电解液的每分钟平均流量。在本专利技术中，所述氧化还原液流电池的特征在于，所述电池模块包括：一个或两个以上的电池芯，其包括具备于阳极与阴极之间的分离膜、以及层叠于阳极和阴极的外侧面的分离板；一对电解液槽，其具备于所述电池模块的内部，并向所述阳极或阴极供应阳极电解液或阴极电解液；电解液流路，其连接所述电池芯和电解液槽，供移送电解液；以及一个或两个以上的流体控制部，其具备于所述电解液流路，并将由电池模块外部传递的压力传递至电解液流路来控制电解液的流动。在本专利技术中，所述流体控制部可以包括：一个或多个止回阀，其具备于所述电解液流路的一部分，且单向地引导电解液的流动；以及流体移送管，其与所述止回阀相邻，并与电解液流路相通而将由所述电池模块外部传递的压力直接传递至电解液流路，或者，所述流体控制部具备于所述电解液流路的一侧末端，所述流体控制部可以包括：控制部外壳，其具备于所述电解液流路的一侧末端，且位于所述电解液槽内；流体移送管，其将由所述电池模块外部传递的压力直接传递至控制部外壳内；以及一个或多个止回阀，其具备于所述控制部外壳的侧面，由电解液槽向控制部外壳引导电解液的同时，由控制部外壳向电解液流路引导电解液。在本专利技术中，所述氧化还原液流电池的特征在于，所述电池模块可以具备两个以上的流体控制部，其中，当所述电池模块具备两个流体控制部时，所述流体控制部的压力供应周期使某一个流体控制部的正压周期与另一流体控制部的正压周期部分地重叠。此外，为此，所述流体控制部还可以具备一个或两个以上的压力控制阀。此外，在本专利技术中，所述流体移送管还可以具备一个或两个以上的流体过滤器，或在内部还可以具备选膜片、截止阀、止回阀及浮阀中的任一个或两个以上的电解液流入防止器。专利技术的效果本专利技术的氧化还原液流电池在电池模块具备电池芯或堆叠体和电解液槽，并且，为了输送电解液，代替按每个模块具备泵地，具备利用压力的流体控制部并按每个电池模块进行适用，从而能够显著减少或消除分路电流的产生。此外，当按每个电池模块具备电解液槽时，能够大幅缩减电解液的移送路径，能够节省泵的驱动所需要的动力，且提高电池的效率。附图说明图1示出本专利技术的实施例的结合有多个电池模块的氧化还原液流电池。图2示出本专利技术的一实施例的电池模块的内部结构。图3示出本专利技术的另一实施例的电池模块的内部结构。图4示出本专利技术中止回阀的一例。图5示出本专利技术中止回阀的另一例。图6和图7示出具备两个流体控制部的氧化还原液流电池。...

【技术保护点】
1.一种氧化还原液流电池，其特征在于，/n所述氧化还原液流电池具备一个或两个以上的电池模块，所述电池模块包括电池芯、电解液槽、电解液流路以及将由外部生成的压力传递至电解液流路的流体控制部，且每个所述电池模块或每规定个数的所述电池模块独立地使电解液循环来进行充放电，所述氧化还原液流电池满足下式1和式2：/n[式1]/nV

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171129 KR 10-2017-01618691.一种氧化还原液流电池，其特征在于，
所述氧化还原液流电池具备一个或两个以上的电池模块，所述电池模块包括电池芯、电解液槽、电解液流路以及将由外部生成的压力传递至电解液流路的流体控制部，且每个所述电池模块或每规定个数的所述电池模块独立地使电解液循环来进行充放电，所述氧化还原液流电池满足下式1和式2：
[式1]
Vh≥0.05Vc；
[式2]
0.05≤T≤Vh/Qmin，
上式1中，Vh为流入流体控制部的电解液的最大体积，Qmin为临界流量，其是每分钟流动的电解液的体积对应于反应体积Vc的3％的值，T指流体控制部的工作周期。


2.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池，其特征在于，
所述电池模块包括：
一个或两个以上的电池芯，其在内部区分为阳极和阴极，且包括层叠于分离膜的外侧面的分离板；
一对电解液槽，其具备于所述电池模块的内部，并向所述阳极或阴极供应阳极电解液或阴极电解液；
电解液流路，其连接所述电池芯和电解液槽，供移送电解液；以及
一个或两个以上的流体控制部，其具备于所述电解液流路，并将由电池模块外部传递的压力传递至电解液流路来控制电解液的流动。


3.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池，其特征在于，
所述流体控制部包括：
一个或多个止回阀，其具备于所述电解液流路的内...

【专利技术属性】
技术研发人员：金富基，金箕贤，朴相炫，崔淡潭，赵范熙，崔康永，
申请(专利权)人：标能有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR