一種液流儲能電池或電堆的運行方法技術

本發明專利技術涉及一種液流儲能電池或電堆的運行方法，電池或電堆完成第一次充電或第一個充放電循環后，進行正負極電解液的互混，使兩極電位差達到0V后，將正負極電路反接，使電池系統在正負極互換模式下繼續運行。本發明專利技術使得長時間、多循環的液流電池（或電池系統）的電壓效率有所提高，進而提高了液流電池（或電池系統）的整體效率和電解質溶液的利用率；方法簡單可行，能有效地保證液流電池（或電池系統）長時間、多循環運行時的效率、電解質溶液利用率和穩定性。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及，電池或電堆完成第一次充電或第一個充放電循環后，進行正負極電解液的互混，使兩極電位差達到0V后，將正負極電路反接，使電池系統在正負極互換模式下繼續運行。本專利技術使得長時間、多循環的液流電池（或電池系統）的電壓效率有所提高，進而提高了液流電池（或電池系統）的整體效率和電解質溶液的利用率；方法簡單可行，能有效地保證液流電池（或電池系統）長時間、多循環運行時的效率、電解質溶液利用率和穩定性。【專利說明】
本專利技術涉及，更具體而言，本專利技術提供一種 液流儲能電池在長時間、多循環運行時提高電極電化學活性的方法。
技術介紹
隨著人類經濟的快速發展，能源短缺和環境污染的現狀日趨嚴峻。為實現可持續 發展，必須大力發展太陽能和風能等可再生能源。而這些可再生能源發電受地域、氣象等 條件的影響具有明顯的不連續、不穩定性。為了平滑和穩定可再生能源發電輸出及解決發 電與用電的時差矛盾，提高電力品質和電網可靠性，必須發展高效儲能技術。液流儲能電池 (Redox Flow Battery,簡稱FB)由于具有系統容量和功率相互獨立可調、響應迅速，安全可 靠，循環壽命長，操作維護簡單，環境友好等突出優勢而成為可再生能源發電，電網削峰填 谷，應急及備用電站等規模化儲能中最有發展前景的技術之一。 目前，液流儲能電池或電堆在長時間、多循環運行時存在的問題主要有以下幾個 方面：電解質溶液穩定性差；正、負極離子及水的遷移、擴散；電池或電堆電壓效率下降。作 為全釩液流儲能電池關鍵材料之一的電極材料，起著提供電解質溶液活性物質反應場所和 電化學活性的雙重作用。 由于液流電池大多在強酸介質中運行，因此其電極材料要求具備：化學穩定性好、 機械強度高、電化學活性優良以及低成本的特點。目前液流電池電極材料主要分為兩類：金 屬類電極和非金屬類電極。 金屬類電極在電化學反應過程中表面容易形成鈍化膜，阻礙電極反應的繼續進 行，顯示出電化學可逆性差的問題，并且金屬類電極大都較昂貴。因此金屬類電極不太適合 在液流電池中應用。 在非金屬類電極中，碳素類電極受到了更多的青睞，碳素類電極主要包括石墨氈、 碳氈、碳紙、碳布等。其中碳氈是由高聚物高溫碳化后制成的氈狀多孔性材料，具有耐高 溫、耐腐蝕，良好的機械強度，表面積大和導電性好，且價格相對低廉等優點，在液流電池 研究中被廣泛用作電極材料。 然而，隨著液流電池或電堆在長時間、多循環運行時，由于整個液流電池(或電池 系統）溫度的升高或其他原因，導致電解質溶液中會有一定量的金屬離子(或其他物質）析 出，并附著在電極表面，進而使電極的活性點位減少，降低電極的電化學活性，致使液流電 池或電堆在長時間、多循環運行時電壓效率會有所下降。而且隨著液流電池或電堆更長時 間、更多循環的運行，此類問題會越來越明顯，嚴重影響液流電池或電堆的整體效率。
技術實現思路
本專利技術目的在于提供一種隨著液流電池或電堆在長時間、多循環運行時，提高或 恢復液流電池或電堆電壓效率的方法，進而改善液流電池或電堆的整體效率。 為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為： ， 1)于液流儲能電池或電堆完成第一次充電或第一個充放電循環后，進行正負極電 解液的互混，使兩極電位差達到ον后，將正負極電路反接，使電池系統在正負極互換模式 下繼續運行； 2 )液流儲能電池或電堆完成第N次充電或第N個充放電循環后，其中N > 2，再進 行正負極電解液的互混，使兩極電位差達到0V后，將正負極電路反接，使電池系統再次進 入正負極互換模式下繼續運行。 所述液流儲能電池或電堆包括與正極電路相連的正極集流板、與負極電路相連的 負極集流板，所述正負極電路反接是指將正極電路與負極集流板相連、作為正極，負極電路 與正極集流板相連，作為負極。 繼續運行是指液流儲能電池或電堆進行充放電循環。 通常液流電池或電堆的電解質溶液由循環泵將其從正極電解液儲罐導入電池或 電堆的正極，并再返回正極電解液儲罐中；或是由循環泵將其從負極電解液儲罐導入電池 或電堆的負極，并再返回負極電解液儲罐中。 本專利技術通過對管路設計的改進，使每個循環泵都具備可以將電解質溶液任意導入 電池或電堆正極和電池或電堆負極兩種功能，并再返回到電池或電堆正極或負極電解液儲 罐中。使每個循環泵都可以靈活地將正極或負極電解液儲罐中的電解質溶液任意導入液流 電池或電堆的正極或負極，并再返回正極或負極電解液儲罐中。 當在液流電池或電堆正常運行時，每個循環泵只需將正極儲液罐中的電解質溶液 導入電池或電堆的正極，并再返回正極電解液儲罐中；或是將負極儲液罐中的電解質溶液 導入電池或電堆的負極，并再返回負極電解液儲罐中。 但是，當液流電池或電堆運行一定的時間或循環時，電池的電壓效率會有一定的 下降，這時就需要將原本負責導入正極電解質溶液的磁力泵，使其將正極儲液罐中的電解 質溶液導入電池或電堆的負極，并流入負極電解液儲罐中；同時的將原本負責導入負極電 解質溶液的磁力泵，使其將負極儲液罐中的電解質溶液導入電池或電堆的正極，并流入正 極電解液儲罐中。進而達到正、負極電解質溶液互混的目的。待正負極電解質溶液混合均 勻后，將電路反接，這樣就使電池或電堆原本的正極變為負極，原本的負極變為正極。然后 再對電池或電堆進行充放電循環，利用化學反應的方法將析出的金屬離子重新溶解到電解 質溶液中，進而恢復電極原有的活性點位，提高電池的電壓效率。所以，每當電池或電堆運 行一定的時間或循環時，重復上述方法可以有效提高液流電池或電堆的電壓效率，進而提 高液流電池或電堆的整體效率。 本專利技術提到的"液流電池"包括：全釩液流儲能電池、全鐵液流儲能電池等正、負極 電解質溶液為同一種(或多種混合）物質的液流儲能電池體系。 本專利技術提到液流電池系統是指由多個電池組成的電池群體系統。 本專利技術提到的"液流電池或電堆運行一定的時間或循環時"，其中的"一定的時間" 包括電池或電堆運行的任意時間，"一定的循環"包括電池或電堆運行的任意循環。 本專利技術的有益結果： (1)本專利技術在液流電池或電堆第一次充電(或充放電）完成時，對其進行正、負極互 換，再進行充放電循環，將正、負極都經過活化電位的提高，從而提高了液流電池正、負電極 的電化學活性，進而提高液流電池或電堆的電壓效率。 (2)本專利技術在電池或電堆運行一定的時間或循環時，對其進行正、負極互換，再進 行充放電循環，這樣通過化學反應的手段，將析出的金屬離子重新溶解到電解質溶液中，進 而恢復電極原有的活性點位，提高液流電池或電堆的電壓效率。 (3)本專利技術使得長時間、多循環的液流電池或電堆的電壓效率有所提高，進而提高 了液流電池或電堆的整體效率和電解質溶液的利用率。 (4)本專利技術所采用的方法簡單可行，能有效地保證液流電池或電堆長時間、多循環 運行時的效率、電解質溶液利用率和穩定性。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1示出一種采用雙功能泵的液流電池系統；該電池系統由9電堆，7正極電解質 溶液儲罐，8負極電解質溶液儲罐，5、6雙功能泵(每個磁力泵都可以靈活低將正極或負極 電解液儲罐中的電解質溶液導入液流電池或電堆的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種液流儲能電池或電堆的運行方法，其特征在于：1）于液流儲能電池或電堆完成第一次充電或第一個充放電循環后，進行正負極電解液的互混，使兩極電位差達到0V后，將正負極電路反接，使電池系統在正負極互換模式下繼續運行；2）液流儲能電池或電堆完成第N次充電或第N個充放電循環后，其中N≥2，再進行正負極電解液的互混，使兩極電位差達到0V后，將正負極電路反接，使電池系統再次進入正負極互換模式下繼續運行。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：史丁秦，張華民，鐘和香，孫佳偉，劉鑫，段寅琦，
申請(專利權)人：中國科學院大連化學物理研究所，
類型：發明
國別省市：遼寧;21