电解液循环型电池制造技术

提供一种易于控制电解液温度的电解液循环型电池。电解液循环型电池包含电池单元和将电解液循环至所述电池单元的循环通道。所述电解液循环型电池包含：热交换器，所述热交换器安装在所述循环通道内并配置为对所述电解液进行冷却；旁路流动通道，所述旁路流动通道将所述热交换器的电解液流入侧和电解液流出侧相互连接从而绕过所述热交换器；和流量可变机构，所述流量可变机构能够改变流经所述热交换器的所述电解液的流量和流经所述旁路流动通道的所述电解液的流量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及诸如氧化还原液流电池的电解液循环型电池。特别地，本专利技术涉及易于控制电解液的温度的电解液循环型电池。
技术介绍
诸如氧化还原液流电池(RF电池)的电解液循环型电池是一种用于存储通过诸如太阳能和风力的自然能产生的电力的大容量蓄电池。RF电池是一种通过使用在正极电解液中含有的离子与在负极电解液中含有的离子之间的氧化还原电位差来实施充放电的电池。在专利文献1中对RF电池的实例进行了说明。如图5中RF电池的工作原理图中所示，专利文献1的RF电池包含电池单元100，所述电池单元100包含用允许氢离子透过的隔膜101相互隔开的正极单元102和负极单元103。所述正极单元102具有在内部的正极104并通过具有流入通道108和流出通道110的循环通道与正极电解液槽106连接，所述正极电解液槽106存储正极电解液。同样地，所述负极单元103具有在内部的负极105并通过具有流入通道109和流出通道111的循环通道与负极电解液槽107连接，所述负极电解液槽107存储负极电解液。当驱动设置在流入通道108和109中的泵112和113时，槽106和107中的电解液分别通过流入通道108和109流入单元102和103、从单元102和103流出、流经流出通道110和111、并被排放入槽106和107，使得电解液循环至单元102和103。典型地，将含有诸如钒离子的金属离子的水溶液用作电解液，所述金属离子的化合价因氧化还原反应而变化。由于流动通道108～111与电解液直接接触，所以它们由对电解液无反应性并对电解液有高耐受性的材料如聚氯乙烯(PVC)构成的管道形成。在图5中，实线箭头表示充电且虚线箭头表示放电。在RF电池1中，电解液由于电池反应而产生热。产生的热可以劣化电池效率并且可能会发生诸如构成与电解液接触的流动通道108～111的树脂软化的劣化。为了解决该问题，在RF电池1中，将热交换器114和115安装在流出通道110和111中。典型地，热交换器114和115各自具有构成循环通道的一部分的冷却区域，且用冷却机构(图中未示出)对冷却区域内的电解液进行冷却。热交换器的流动通道从其入口向其出口弯曲延伸。在电解液从热交换器的入口流到出口的过程中被除去热从而被冷却。采用用冷却水对热交换器进行冷却的水冷却法或强制向热交换器鼓吹空气的空气冷却法进行冷却。热交换器的流动通道除了由上述弯曲通道形成以外，也可以由通过从其入口到其出口的过程中的多个支化直管线形成。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-206566号公报
技术实现思路
技术问题典型地，通过假设在安装环境中电解液可以达到的最高温度来设计热交换器。在夏季，当电解液的温度容易升高时，可以通过热交换器对电解液进行适当冷却。然而，当电解液的温度容易下降时，例如在冬季期间，电解液显著过冷。特别地，在最高温度与最低温度之间的温差大的环境中，电解液在冬季严重过冷。如果电解液的温度下降，则电解液的粘度升高且这增大压力损失。结果，充放电反应受到抑制，这导致电池效率较低且电池性能劣化。在上述情况下完成了本专利技术。本专利技术的目的之一是提供易于调节电解液的温度的电解液循环型电池。解决技术问题的技术方案本专利技术一方面的电解液循环型电池具备电池单元和将电解液循环至电池单元的循环通道。电解液循环型电池还包含热交换器、旁路流动通道和流量可变机构。热交换器安装在循环通道内并配置为对电解液进行冷却。旁路流动通道将热交换器的电解液流入侧和电解液流出侧相互连接从而绕过热交换器。流量可变机构能够改变流经热交换器的电解液的流量和流经旁路流动通道的电解液的流量。专利技术的有益效果根据上述电解液循环型电池，易于控制电解液的温度。附图说明[图1]为实施方案1～4的氧化还原液流电池的示意图。[图2]为显示实施方案1的氧化还原液流电池中的电解液的温度控制程序的流程图。[图3]为包含在实施方案1～4的氧化还原液流电池中的电池堆的示意图。[图4]为显示实施方案2的氧化还原液流电池中的电解液的温度控制程序的流程图。[图5]为氧化还原液流电池的工作原理图。具体实施方式<<本专利技术实施方案的说明>>首先，列出本专利技术实施方案的内容并进行说明。(1)本专利技术一方面的电解液循环型电池具备电池单元和将电解液循环至所述电池单元的循环通道。电解液循环型电池还包含热交换器、旁路流动通道和流量可变机构。热交换器安装在循环通道内并配置为对电解液进行冷却。旁路流动通道将热交换器的电解液流入侧和电解液流出侧相互连接从而绕过所述热交换器。流量可变机构能够改变流经热交换器的电解液的流量和流经旁路流动通道的电解液的流量。根据上述结构，以在电解液温度容易升高时如在夏季期间可以将电解液冷却的方式设置热交换器。由于设置绕过热交换器的旁路流动通道和流量可变机构，所以当电解液温度容易下降时如在冬季期间可以抑制电解液的过冷。这是因为可以使至少一部分电解液流经旁路流动通道且流经旁路流动通道的电解液未被热交换器冷却。因此，如果需要对电解液进行冷却，则可以按需要对电解液进行冷却并同时避免因过冷而导致电解液温度过度下降；因此，易于控制电解液的温度。结果，可以促进充电/放电反应并且可以提高电池性能。此外，由于至少一部分电解液流经旁路流动通道，所以可以降低压力损失。这是因为如下原因。典型地，热交换器通常包含选自如下流动通道中的至少一种流动通道：与其它循环通道相比，具有小的横截面积(直径)的流动通道、具有大的总长度的长流动通道和具有多个支路的流动通道。旁路流动通道可以与除热交换器之外的循环通道具有相同的直径并且可以使至少一部分电解液流经旁路流动通道；由此可以降低流经热交换器的电解液的量。由于可以使电解液的至少一部分流经旁路流动通道，因此可以抑制电解液的过冷并且可以抑制电解液的粘度的增加。因此，可以降低压力损失。(2)例如作为一个实施方案，上述电解液循环型电池可以包含测量传感器和流量控制器。测量传感器测量与电解液的温度相关的物理量。流量控制器基于从测量传感器获得的测量结果通过使用流量可变机构来控制流入热交换器的电解液的流量和流入旁路流动通道的电解液的流量。由于流量控制器基于从测量传感器获得的测量结果通过使用流量可变机构来控制流入热交换器的电解液的流量和流入旁路流动通道的电解液的流量，所以可以精确调节电解液温度。(3)作为一个实施方案，当上述电解液循环型电池包含测量传感器和流量控制器时，测量传感器可以包含例如选自测量电解液的温度的液体温度传感器和测量环境温度的空气温度传感器中的至少一种。根据该结构，由于设置有液体温度传感器，因此可以实时地、高精度地测量电解液温度并且由此可以容易地调节电解液温度。因此，这对于抑制电解液的过冷是特别有效的。由于设置有空气温度传感器，因此可以测量环境温度并且因此容易控制电解液温度。这是因为环境温度容易影响电解液的温度变化并且因此容易获得与电解液温度的相关性。此外，与诸如直接测量电解液的温度的液体温度传感器相比，空气温度传感器的布置和结构简单。如果设置有两种传感器，则在其中的一种传感器发生故障并且不能测量物理量的情况下仍可以通过使用另一种传感器测量所述物理量。(4)作为一个实施方案，当上述电解液循环型电池包含测量传感器时，电解液循环型电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解液循环型电池，其包含电池单元和将电解液循环至所述电池单元的循环通道，其中所述电解液循环型电池包含：热交换器，所述热交换器安装在所述循环通道内并配置为对所述电解液进行冷却；旁路流动通道，所述旁路流动通道将所述热交换器的电解液流入侧和电解液流出侧相互连接从而绕过所述热交换器；和流量可变机构，所述流量可变机构能够改变流经所述热交换器的所述电解液的流量和流经所述旁路流动通道的所述电解液的流量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.29 JP 2014-1117321.一种电解液循环型电池，其包含电池单元和将电解液循环至所述电池单元的循环通道，其中所述电解液循环型电池包含：热交换器，所述热交换器安装在所述循环通道内并配置为对所述电解液进行冷却；旁路流动通道，所述旁路流动通道将所述热交换器的电解液流入侧和电解液流出侧相互连接从而绕过所述热交换器；和流量可变机构，所述流量可变机构能够改变流经所述热交换器的所述电解液的流量和流经所述旁路流动通道的所述电解液的流量。2.根据权利要求1的电解液循环型电池，其包含：测量传感器，所述测量传感器测量与所述电解液的温度相关的物理量；和流量控制器，所述流量控制器基于从所述测量传感器获得的测量结果通过使...

【专利技术属性】
技术研发人员：矢野敬二，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP