[发明专利]一种锌溴单液流电池运行策略

说明书

本发明涉及一种锌溴单液流电池运行策略，属于液流电池领域。该方法是对现有锌溴液流电池在运行一段时间后，在电堆性能显著下降的情况下，采用将正负极电解液互混至电解液达到初始状态，进而使用程序增大充电容量的方法来达到恢复电堆性能的作用，从而提高电池寿命。该方法具有操作简单，工艺稳定，应用效果明显等优点。使用本发明方法运行锌溴单液流电池，可以有效提高电池性能，提高电池寿命。

技术领域

本发明涉及一种锌溴单液流电池运行策略

背景技术

随着化石能源的日益枯竭，风能、太阳能等可再生能源的开发利用成为各国关注的焦点。由于风能、太阳能受天气等因素影响具有不连续、不稳定性，这会在可再生能源发电并网过程中电网造成冲击，影响供电质量及电网稳定。储能技术则可解决这一问题，保证可再生能源发电并网的高效稳定运行。储能技术主要分为物理储能和化学储能两大类。其中以全钒液流电池和锌溴液流电池为代表的化学储能由于具有功率和容量相互独立、响应迅速、结构简单、易于设计、循环寿命长、环境友好等诸多优点在规模化储能上最具优势。锌溴液流电池电解液由于价格便宜、资源丰富、来源广泛相比于全钒液流电池电解液更具优势。

对于锌溴体系液流电池，电池的循环稳定性一直制约该类电池发展的重要因素。因其负极发生的锌沉积溶解反应，沉积的锌单质分布不均匀，致使电池稳定性变差，影响电池循环寿命。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用一种锌溴单液流电池运行策略，使用阶梯式增容充电方式，使电堆充电平稳，电池充电电压没有较大突变，发挥电池最大充电容量。电池在初期运行时，先采用低容量对电堆进行充电，首次充电保证负极上沉积的锌单质均匀分布在负极电极上，在之后的放电过程中，因电池库伦效率不能达到100％，分布在负电极上的锌单质不能全部失电子转化成锌离子，一部分锌单质会残留在负电极上且在其上均匀分布，该部分残留的锌单质会在下一个充电过程中诱导锌在负电极上均匀沉积，这样提高了电堆均匀性，进而提高了电池稳定性。

本发明结合锌溴单液流电池的运行特点，采用阶梯式增容充电方式，使其充电平稳，电池充电电压没有较大突变，发挥电池最大充电容量，提高电池稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

所述锌溴单液流电池为单电池或由二节以上单电池串连而成的电堆，开始充放电运行时，使用阶梯式增容充电方式，每次充电后将电池中的电量完全放出，直至充电达到电池的最大充电容量。使用逐渐增大充电容量的方法，使其充电平稳，电池充电电压没有较大突变，发挥电池最大充电容量。

使用逐渐增大充电容量的方法，在锌溴单液流电池组装后或电池运行过程中正负极电解液互混后，初次充放电运行时，使用逐渐增大充电容量的方法，

首次充电，电池充电容量为电池最大容量的30％～50％，优选30％～40％，之后每一次充电增加电池最大容量的10％～20％，优选10％～15％，直至电池充电容量达到最大(即电池最大容量)。电池由稳定运行至电池能量效率衰减至初始值的5％以上时，对电堆采用正负极电解液互混的方法来使电池性能回到最初始状态。

电解液储罐电池经泵通过管路分别与电池负极进液口和电池正极进液口相连，电池负极出液口和电池正极出液口通过管路与电解液储罐相连；

于电池正极进液口和出液口处分别设有管路阀门；

恢复电池性能时，将电池正极进液口和出液口处的阀门全部打开，使电池正负极内部电解液在电解液循环泵的作用下进行互混，此时正极累积的溴分子会通过循环泵通过电解液储罐后被打入电池负极，与负极上累积的锌单质接触，进而反生氧化还原反应使电解液恢复初始状态。

在电堆进行互混操作之后，电堆恢复初始状态，此时继续采用权利要求2中的方法运行电堆。

所述锌溴液流电池电池能量密度110Wh/L-200Wh/L。