[发明专利]一种单液流电池电量的实时监控方法

说明书

本发明公开了一种单液流电池电量的实时监控方法，一种单液流电池电量的实时监控方法，采用单液流电池电量与电解液电导率的线性关系，通过记录电解液电导率的变化能够准确的反映单液流电池的电量，即充电电量、额定电量、剩余电量及放电电量，方法准确可靠、方便快捷简单、运行成本低。通过这种单液流电池电量监控方法能够有效地防止单液流电池过充，及使用过程中出现馈电现象，保证单液流电池的正常使用，延长使用寿命。

技术领域

本发明涉及单液流电池领域，具体地涉及一种单液流电池电量的实时监控方法。

背景技术

大功率、大容量储能电站电池是解决新能源如风能、太阳能等新能源发电的不稳定、不连续特性有效途径。美国能源部最新报道液流电池目前能够满足兆瓦甚至吉瓦级储能功率及容量的要求。其中，单液流电池是近几年新兴的采用单一电解液的液流电池，适用于兆瓦甚至吉瓦级新能源装机容量的要求，因其采用单一电解液，无质子交换膜，具有成本低，结构简单，转化效率高，长寿命等特点而备受关注。

单液流电池的原理是采用可溶性的铅盐溶液为电解液，如甲基磺酸铅、三氟甲基磺酸铅、氟硼酸铅、氟硅酸铅、高氯酸铅等，充电时可溶性铅离子Pb²⁺在外电场的作用下分别氧化还原生成PbO₂和Pb沉积在正负极表面，放电时正负极表面的PbO₂和Pb通过外电路组成回路自发反应生成Pb²⁺回到电解液中，形成电流供给用电负载。电解液通过循环系统不断地在电解液槽与电堆之间循环，能够有效地减少或消除电池的浓差极化，提高充放电电流密度及电池效率。同时电池功率取决于电堆数量及电堆中的极板数量，电池容量取决于电极表面沉积活性物质的量，部分实现了容量和功率的分离，便于控制管理。因其使用统一电解液，有效地解决了电堆间的充电状态不平衡问题，可以做到兆瓦及吉瓦级别。

目前，单液流电池主要的充放电方法为恒流充电-恒流放电为主，通过电压-容量的关系粗略估算充电容量及放电容量。由于单液流电池属于沉积型液流电池，即通过PbO₂和Pb沉积在正负极表面，实现正负极活性物质分离，其反应如下：

负极：

正极：

总反应：

由方程式(3)可以看出充电时，如消耗1摩尔的Pb²⁺，就有2摩尔的H⁺生成，生成PbO₂和Pb沉积层会增加电池的欧姆电阻，而生成H⁺会降低溶液电阻值，这样会导致通过电压无法准确的计算出活性物质PbO₂和Pb的量，即充电电量。反之，放电时无法通过电压准确判断出单液流电池剩余电量。而通过标定正负极上生成沉积物PbO₂和Pb所消耗Pb²⁺的量，虽然可以精确地得到单液流电池电量值，但这种检测方法耗时，无法实现单液流电池使用时实时快捷监控电量的功能。因此解决实时监控电池现有容量是保证电池正常运行的必要条件，有利于电池的维护管理、延长电池的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种实时监控单液流电池电量的方法，具有电池的维护管理、延长电池的使用寿命的特点。

本发明所采用的技术方案是，一种实时监控单液流电池电量的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、测定25℃下单液流电池的起始电解液电导率σ₀^25℃；