专利名称：钒电池正极电解液荷电状态的原位监测方法
技术领域：
本发明涉及全钒氧化还原液流电池(vanadium redox flow battery，以下简称钒 电池)正极电解液荷电状态的监测技术，具体为一种原位监测钒电池正极电解液荷电状态 (SOC，State of Charge)的方法。另外，本发明还涉及该方法在钒电池运行时正极电解液 原位监测过程中的具体应用。
背景技术：
全钒离子氧化还原液流电池是基于V02+/V0丨与V2+/V3+电对的电势差及氧化还原 反应的新型二次电池及储能技术，与传统的铅酸蓄电池相比，具有可快速和大容量充放电、 自放电率低、结构简单、无污染等诸多优点，在风力发电、光伏发电储能以及电网调峰等领 域应用前景非常广阔。对于钒电池而言，能量存储与转换的核心是电解液。电解液的荷电 状态SOC则是表征电池剩余容量状态的一个重要参数，SOC的监测对钒电池运行控制、系统 设计及维护等具有非常重要的意义。目前，钒电池电解液荷电状态的测定普遍采用电位滴定法，该法需要取出一 定量电解液来进行滴定分析，操作繁琐且耗时较长，不适应于SOC的原位监测(InSitu Monitoring)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原位监测钒电池正极电解液荷电状态的方法，解决现 有技术中存在的操作繁琐且耗时较长，不适应于SOC的原位监测等问题。本发明的技术方案是一种钒电池正极电解液荷电状态的原位监测方法，包括如下步骤(1)在某一钒电池运行过程中，随机抽取一批温度恒定、不同充放电时间的正极电 解液，以数字式温度计检测每种电解液的温度，以数字式PH计测定每种正极电解液的氧化 还原电位值ORPa (Oxidation Reduction Potential)，同时利用电位滴定法测定每种电解液 中四价(VO2+)和五价(VO2+)钒离子的浓度，计算出该电解液的30(；值；
权利要求
一种钒电池正极电解液荷电状态的原位监测方法，其特征在于，包括如下步骤(1)在某一钒电池运行过程中，随机抽取一批温度恒定、不同充放电时间的正极电解液，检测其氧化还原电位值ORPa，同时利用电位滴定法测定每种电解液中四价(VO2+)和五价(VO2+)钒离子的浓度，计算出该电解液的SOCa值；(2)将(1)中所测每种正极电解液的SOCa值转换为其值，并建立每一对应条件下的一元线性回归方程；(3)将(2)中一元线性回归方程进行温度代换，使其转换为在钒电池正常工作温度范围内对温度值具有普适性的ORPa SOCa关系方程；(4)以(3)所得ORPa SOCa关系方程为基础，通过原位跟踪监测钒电池运行过程中正极电解液的温度值和ORPa值，就可获得相应状态下电解液的SOCa值，从而实现各种钒电池正极电解液荷电状态的原位监测。F200910012775XC0000011.tif,F200910012775XC0000012.tif
2.按照权利要求1所述的钒电池正极电解液荷电状态的原位监测方法，其特征在于， 步骤(3)中的ORPa-SOCa关系方程如下SOC=- ---^ X100%l + expi897·1665-^ Iv 0.08652-7； JORPa-正极电解液氧化还原电位值，mV ；SOCa-正极电解液荷电状态，0 ^ SOCa ^ 100% ；Ta为正极电解液实际温度，K。
3.按照权利要求1所述的钒电池正极电解液荷电状态的原位监测方法，其特征在于 随机抽取一批不同充放电时间的正极电解液是指SOCa值为(0，100%)开区间内任意值的 正极电解液。
4.按照权利要求3所述的钒电池正极电解液荷电状态的原位监测方法，其特征在于 一批至少包括三种或三种以上不同充放电时间的正极电解液。
5.按照权利要求1所述的钒电池正极电解液荷电状态的原位监测方法，其特征在于 钒电池正极电解液温度为维持钒电池正常工作的所有温度。
6.按照权利要求5所述的钒电池正极电解液荷电状态的原位监测方法，其特征在于 维持钒电池正常工作的正极电解液温度范围为0 40°C。
7.按照权利要求1所述的钒电池正极电解液荷电状态的原位监测方法，其特征在于 钒电池正极电解液中，钒离子浓度为维持钒电池正常工作的所有钒离子浓度。
8.按照权利要求7所述的钒电池正极电解液荷电状态的原位监测方法，其特征在于 钒电池正极电解液中，总钒离子浓度为0 3mol/L，且不为0。
9.按照权利要求8所述的钒电池正极电解液荷电状态的原位监测方法，其特征在于 总钒离子浓度为任意比例的四价(VO2+)钒离子浓度和五价(VO2+)钒离子浓度。
10.按照权利要求1 9之一所述的钒电池正极电解液荷电状态的原位监测方法，其特 征在于正极电解液荷电状态的原位监测方法适应于各种不同类型的全钒离子氧化还原液 流电池正极电解液荷电状态的原位监测。
全文摘要
本发明涉及全钒氧化还原液流电池电解液荷电状态的监测技术，具体为一种原位监测该类电池正极电解液荷电状态的方法。本发明通过测定全钒离子氧化还原液流电池正极电解液的氧化还原电位值ORPa，利用ORPa值与在SOCa(正极电解液荷电状态)为(0，100％)的开区间内呈线性关系这一规律，建立了关系方程，并对该方程进行温度修正及代换，从而获得对正极电解液温度具有普适性的ORPa-SOCa关系方程。采用该方程计算所得的SOCa值与电位滴定法测得的SOCa值比较，误差小于±1.50％，可实现正极电解液荷电状态的原位监测。
文档编号H01M8/18GK101968532SQ20091001277
公开日2011年2月9日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者严川伟, 任爽, 刘建国, 秦野, 管勇 申请人:中国科学院金属研究所