专利名称：液流电池系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种液流电池系统。
背景技术：
全钒氧化还原液流电池是一种以不同价态的钒离子电解液进行氧化还原的电化学反应装置，能够高效地实现化学能与电能之间的相互转化。该类电池具有使用寿命长，能量转化效率高，安全性好，环境友好等优点，能用于风能发电和光伏发电配套的大规模储能系统，是电网削峰填谷、平衡负载的主要选择之一。因此，近年来全钒氧化还原液流电池逐渐成为大容量储能电池研究的重点。全钒氧化还原液流电池分别以钒离子V2+/V3+和V4+/V5+作为电池的正负极氧化还原电对，将正负极电解液分别存储于两个储液罐中，由耐酸液体泵驱动活性电解液至反应场所(电池堆)再回至储液罐中形成循环液流回路，以实现充放电过程。在全钒氧化还原液流电池储能系统中，电池堆性能的好坏决定着整个系统的充放电性能，尤其是充放电功率及效率。电池堆是由多片单电池依次叠放压紧，串联而成。其中，传统的单片液流电池的组成如图I所示。I为液流框，2为集流板，3为电极，4为隔膜，各组件组成单体电池，通过 N个单体电池的堆叠组成电池堆5。现有技术的液流电池系统，电解液工作的环境温度为实际的地表气温，在温度较高的夏季则电解液温度偏高，需提供额外的制冷系统，降低系统整体能量效率；在温度较低的冬季则电解液温度偏低，液流电池系统启动时，需要提供额外的防冻制暖装置，降低系统总效率。尤其在环境温度较为恶劣，地表温差较大的地区，现有液流电池系统用于环境温度调控的能耗偏高，甚至无法启动电池系统。
实用新型内容本实用新型旨在提供一种无需提供额外制冷系统或制暖装置的液流电池系统。为了实现上述目的，本实用新型提供了一种液流电池系统，包括电池堆；电解液储液装置，包括正极电解液储液装置和负极电解液储液装置，电解液储液装置通过管路与电池堆相连，且电解液储液装置位于地表面以下；液体泵，连接在电池堆的入口和电解液储液装置的出口之间。进一步地，电解液储液装置位于地表面以下的含水层中。进一步地，电解液储液装置为电解液储液罐，电解液储液罐的外表面具有多个间隔设置的环形凹槽。进一步地，电解液储液装置为电解液储液袋或电解液储液罐，电解液储液袋或电解液储液罐外部设置有导热容器。进一步地，导热容器的外表面具有多个间隔设置的环形换热片。进一步地，在电池堆的出口和电解液储液装置的入口之间设置有换热器。进一步地，换热器位于地表面以下。[0013]进一步地，管路包括弯折管路段，弯折管路段位于地表面以下。在本实用新型的技术方案中，液流电池系统包括电池堆、电解液储液装置和液体泵。其中，电解液储液装置，包括正极电解液储液装置和负极电解液储液装置，电解液储液装置通过管路与电池堆相连，且电解液储液装置位于地表面以下。液体泵，连接在电池堆的入口和电解液储液装置的出口之间。由于几米至几十米深的地层内，温度一般稳定在14 19摄氏度，本实用新型利用了上述特点，通过将电解液储液装置放置在地表面以下，利用地表面以下的地层温差变化不大的特点，通过电解液储液装置与地层之间的换热，实现了电解液储液装置的温度恒定在地层温度的范围内，即实现了电解液储液装置内的电解液的温度在地层温度的范围内恒定，达到了无需提供额外的温度调控设备的目的，从而减少外围设备的能耗，提高了整体系统的效率。
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。 在附图中图I示出了现有技术中单片液流电池及电池堆的组成示意图；图2示出了根据本实用新型的液流电池的实施例一的连接示意图；图3示出了根据本实用新型的液流电池的实施例二的结构示意图；图4示出了根据本实用新型的液流电池的实施例三的结构示意图；图5示出了根据本实用新型的液流电池的实施例四的结构示意图；以及图6示出了根据本实用新型的液流电池的实施例五的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。图2示出了根据本实用新型的液流电池的实施例一的连接示意图，参见图2，从图中可以看出，本实施例的液流电池系统包括电池堆10、电解液储液装置20和液体泵30。 其中，液体泵30连接在电池堆10的入口和电解液储液装置20的出口之间，用以将电解液储液装置20内的电解液抽送至电池堆内进行反应。电解液储液装置20,包括正极电解液储液装置21和负极电解液储液装置22，电解液储液装置20通过管路40与电池堆10相连，且电解液储液装置20位于地表面70以下。本实施例中，通过将电解液储液装置10放置在地表面70以下，利用地表面70以下的地层温差变化不大的特点，通过电解液储液装置10与地层之间的换热，实现了电解液储液装置10的温度恒定在地层温度的范围内，即实现了电解液储液装置10内的电解液的温度在地层温度的范围内恒定，达到了无需提供额外的温度调控设备的目的，从而减少外围设备的能耗，提高了液流电池系统的效率。同时，将体积较大的储液设备放置在地表面70以下，极大地减少了液流电池系统的地表占地面积，节省了液流电池系统的占地空间。优选地，可将电解液储液装置20放置在地表面70下的含水层中，含水层为储有地下水的透水层，其特点为介质孔隙完全充满水分。在含水层中设置电解液储液装置20，可利用含水层中的水分与电解液储液装置20进行换热，提高换热效率以达到更好的换热效果。为了实现更好的换热，本实施例的液流电池系统还在电解液储液装置20上设置有换热结构，如图3所示，在实施例二中，电解液储液装置20具体为电解液储液罐，且电解液储液罐的外表面具有多个间隔设置的环形凹槽，使电解液储液罐的外侧形成类似散热片的结构，这种设置，增大了电解液储液装置20的外表面积，使电解液储液装置20与地表面 70以下的地层接触更为充分，提高换热面积，进而提高了电解液储液装置20的换热效率。 优选地，本实施例中电解液储液罐外侧的类似散热片的结构可采用支架进行支撑。如图4所示，在实施例三中，电解液储液装置20具体为电解液储液袋或电解液储液罐，电解液储液袋或电解液储液罐外部设置有导热容器50，其中，电解液储液袋为柔性储液袋，导热容器50为刚性容器，这样，可使柔性储液袋充分的贴近导热容器50的内壁，使电解液储液装置20内的电解液能够和外界进行良好的热交换。当电解液储液装置20为电解液储液罐时，导热容器50的内部应与电解液储液罐的外表面相配合，这样，可使电解液储液罐充分的贴近导热容器50的内壁,使电解液能够和外界进行良好的热交换。优选地，为了使电解液储液装置20具有更好的换热效果，实现电解液温度的稳定性，导热容器50的外表面上还设计有多个间隔设置的环形换热片51，加大导热容器50于地表面70以下地层的换热面积，提高换热效率。为了进一步地提高换热效率，如图5所示，在实施例四中，本实施例在电池堆10的出口和电解液储液装置20的入口之间设置有换热器60。优选地，换热器60设置在地表面 70以下。实施例四的电解液储液装置20可以采用现有技术中的电解液储液装置的结构，或者，优选地，采用实施例二中或者实施例三中的电解液储液装置的结构。为使电解液处于良好的温度范围内，如图6所示，在实施例五中，本实施例的管路 40还包括位于地表面70以下的弯折管路段41，弯折管路段41的设计，使地表面70以下的管路长度得到了延长，提高了管路40与地层之间的换热面积，进而提高了电解液的换热效率。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种液流电池系统，其特征在于，包括电池堆(10)；电解液储液装置(20)，包括正极电解液储液装置(21)和负极电解液储液装置(22)， 所述电解液储液装置(20)通过管路(40)与所述电池堆(10)相连，且所述电解液储液装置(20)位于地表面(70)以下；液体泵(30)，连接在所述电池堆(10)的入口和所述电解液储液装置(20)的出口之间。
2.根据权利要求I所述的液流电池系统，其特征在于，所述电解液储液装置(20)位于地表面(70)以下的含水层中。
3.根据权利要求2所述的液流电池系统，其特征在于，所述电解液储液装置(20)为电解液储液罐，所述电解液储液罐的外表面具有多个间隔设置的环形凹槽。
4.根据权利要求2所述的液流电池系统，其特征在于，所述电解液储液装置(20)为电解液储液袋或电解液储液罐，所述电解液储液袋或电解液储液罐外部设置有导热容器
5.根据权利要求4所述的液流电池系统，其特征在于，所述导热容器(50)的外表面具有多个间隔设置的环形换热片(51)。
6.根据权利要求2所述的液流电池系统，其特征在于，在所述电池堆(10)的出口和所述电解液储液装置(20)的入口之间设置有换热器(60)。
7.根据权利要求6所述的液流电池系统，其特征在于，所述换热器(60)位于地表面 (70)以下。
8.根据权利要求I所述的液流电池系统，其特征在于，所述管路(40)包括弯折管路段(41)，所述弯折管路段(41)位于地表面(70)以下。
专利摘要本实用新型提供了一种液流电池系统，包括电池堆、电解液储液装置和液体泵；其中，电解液储液装置，包括正极电解液储液装置和负极电解液储液装置，电解液储液装置通过管路与电池堆相连，且电解液储液装置位于地表面以下；液体泵，连接在电池堆的入口和电解液储液装置的出口之间。本实用新型通过将电解液储液装置放置在地表面以下，利用地表面以下的地层温差变化不大的特点，通过电解液储液装置与地层之间的换热，实现了电解液储液装置的温度恒定在地层温度的范围内，即实现了电解液储液装置内的电解液的温度在地层温度的范围内恒定，达到了无需提供额外的温度调控设备的目的，从而减少外围设备的能耗，提高了整体系统的效率。
文档编号H01M8/04GK202352772SQ20112051501
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者张晓晶, 房红琳, 杨海玉, 殷聪, 汤浩, 谢光有 申请人:中国东方电气集团有限公司