CN105359300B - 流动电解质电池和控制流动电解质电池的方法 - Google Patents

Abstract

可使用电解质迅速并安全地电清除流动电解质电池。所述电池包含：包含多个电极的堆叠；用于使负极电解质流通经过所述堆叠的与所述堆叠连接的负极电解质回路；用于使正极电解质流通经过所述堆叠的与所述堆叠连接的正极电解质回路；以及连接所述正极电解质回路和所述负极电解质回路的阀。所述阀包括阻止电解质在所述正极电解质回路和所述负极电解质回路之间流动的关闭设置，和使电解质从所述正极电解质回路和所述负极电解质回路中的至少一个向所述正极电解质回路和所述负极电解质回路中的另一个流动的开启设置。所述阀通过所述正极电解质回路和负极电解质回路之间的压差的变化而开启或关闭。

Description

流动电解质电池和控制流动电解质电池的方法

发明领域

本发明涉及流动电解质电池。具体地，即使非排他地，本发明涉及流动电解质电池中的安全系统和电解质处理。

发明背景

流动电解质电池，如锌-溴电池、锌-氯电池、以及钒流动电池，在铅酸电池的基础上提供了重要的改进。典型的铅-酸电池在较热的气候条件下的寿命通常很短，特别是当它们偶尔完全放电时。由于铅是铅-酸电池的主要组分并且在制造和处理过程中可引起严重的环境问题，因此铅-酸电池对环境也是有害的。在另一方面，流动电解质电池的有效寿命不受深度放电应用的影响，并且与铅-酸电池的能量重量比相比，流动电解质电池的能量重量比高至六倍。

参照图1，流程图示出了根据现有技术已知的碱性锌-溴流动电解质电池100。该锌-溴电池100包含负极电解质流通路径105和独立的正极电解质流通路径110。负极电解质流通路径105含有作为活性化学物质的锌离子，且正极电解质流通路径110含有作为活性化学物质的溴离子。该锌-溴电池100还包含负极电解质泵115、正极电解质泵120、负极锌电解质(阳极电解液)槽125、和正极溴电解质(阴极电解液)槽130。

为获得高电压，该锌-溴电池100还包含以双极型布置连接的单电池(cell)堆叠135，与单个单电池相比，该电池堆叠135产生了更高的总电压。

例如，单电池135包含半单电池140、145，其包括双极型电极板155和微孔隔离板165。因而，该锌-溴电池100具有位于集电极板160处的正极性端和位于另一个集电极板150处的负极性端。

充电过程中，在诸如半单电池145的正极半单电池中的化学反应可根据以下方程式描述：

2Br^–→Br₂+2e^– 方程式1

因此，在与正极电解质流通路径110液压连通的半单电池中形成溴，并且随后储存在正极溴电解质槽130中。在充电过程中，在诸如半单电池140的负极半单电池中的化学反应可根据以下方程式描述：

Zn²⁺+2e^-→Zn 方程式2

因此，在与负极电解质流通路径105接触的集电极板150上形成了金属锌层170。在放电过程中，随后的半单电池140、150中的化学反应与方程式1和方程式2相反。

现有技术的碱性锌-溴流动电解质电池100的问题是，足够迅速且安全地清除(strip)电池100的金属锌层170，并且不损害电池100通常是不可能的。

由于定期维护步骤以提高电池100的效率，以及作为中和电池100中储存的能量的紧急过程的一部分，清除流动电解质电池100是重要的。

由于它通常需要外部维护总线、直流(DC)-DC变换器、或清除回路(strippercircuit)，并且易于损害电池100，特别是电池100的电极，因此使用电流清除现有技术的锌-溴流动电解质电池100是昂贵的。

此外，由于可产生过多的热量，因此从完全充电迅速电清除锌-溴流动电解质电池100通常是不安全的。

现有技术的锌-溴流动电解质电池100的另外的问题是，不均匀的锌沉淀和树枝状结晶均可降低电池100的效率，甚至对电池100的单电池造成损害。

然而关于锌-溴流动电解质电池100的另外问题是，例如由于充电系统中的故障，过度充电可严重损害电池100。

因此，亟需克服或减轻与现有技术的流动电解质电池有关的许多上述所讨论的问题。

发明目的

本发明的一些实施方案的目的是向消费者提供对上述现有技术的改进和优点，和/或克服并减轻现有技术的一个或多个上述缺点，和/或提供有用的商业选择。

发明概述

根据一个方面，本发明涉及流动电解质电池，包含：

堆叠，其包含多个电极；

与该堆叠连接的负极电解质回路，其用于使负极电解质流通经过该堆叠；

与该堆叠连接的正极电解质回路，其用于使正极电解质流通经过该堆叠，；以及

连接正极电解质回路和负极电解质回路的阀；

其中该阀包括阻止电解质在该正极电解质回路和该负极电解质回路之间流动的关闭设置，以及使电解质从该正极电解质回路和该负极电解质回路中的至少一个向该正极电解质回路和该负极电解质回路中的另一个流动的开启设置；以及

其中在充电或放电运行过程中，该负极电解质回路在与所述正极电解质回路不同的压力下运行，并且该阀通过该正极电解质回路和负极电解质回路之间的压差的变化而开启和关闭。

优选地，在开启设置中，该阀使电解质从该正极电解质回路向该负极电解质回路流动。

优选地，在开启设置中，该阀阻止电解质从该负极电解质回路向该正极电解质回路流动。

优选地，该阀包括单向阀。可选地，该阀是电致动的。

优选地，该流动电解质电池还包含压力调节器，其用于控制该正极电解质回路和该负极电解质回路中的至少一个的压力。

优选地，在充电或放电运行过程中，该负极电解质回路设置为在高于该正极电解质回路的压力下运行，并且设置该阀以便其通过负极电解质回路的更高的压力而关闭。

优选地，该正极电解质回路和该负极电解质回路分别包括正极电解质贮存器和负极电解质贮存器，其中该流动电解质电池还包括在该正极电解质贮存器和负极电解质贮存器之间的溢流通道，该溢流通道使电解质从该正极电解质贮存器和负极电解质贮存器之一溢流至该正极电解质贮存器和负极电解质贮存器中的另一个。

优选地，该流动电解质电池还包含充电模块，其用于使该流动电解质电池充电。

优选地，该流动电解质电池包含电池控制模块，其用于检测该流动电解质电池的过度充电，设置该模块以当检测到过度充电时开启该阀。适当地，设置该电池控制模块以通过改变该负极电解质回路和该正极电解质回路中的一个或多个中的压力而开启该阀。

优选地，设置该电池控制模块以检测过度充电电流，并且控制该阀以使该流动电解质电池以与过度充电电流一致的速率化学放电。

优选地，该流动电解质电池还包含电池控制模块，其用于电化学抛光该流动电解质电池堆叠。

优选地，设置该电池控制模块以周期性开启该阀从而使该电池部分地化学放电。

优选地，该流动电解质电池包括锌-溴流动电解质电池。

根据第二个方面，本发明涉及控制流动电解质电池的方法，该电池包含电极堆叠、负极电解质回路和正极电解质回路以及在该正极电解质回路和负极电解质回路之间的阀，该方法包括：

通过该正极电解质回路使该正极电解质流通经过该堆叠；

通过该负极电解质回路使该负极电解质流通经过该堆叠；

开启该阀以使该正极电解质从该正极电解质回路向该负极电解质回路流动；以及

通过该负极电解质回路使正极电解质和负极电解质流通经过该堆叠；以及

其中开启所述阀通过以下方法进行：

在第一压力下运行该正极电解质回路；和

在不同于第一压力的第二压力下运行该负极电解质回路。

优选地，该方法还包括：

确定该流动电解质电池应至少部分放电；以及

其中在确定该动电解质电池应至少部分放电之后开启该阀。

优选地，确定该流动电解质电池应至少部分放电包括以下至少一项：

在该流动电解质电池中检测到错误；

检测到该流动电解质电池的过度充电；以及

确定已经达到该流动电解质电池的电化学抛光的阈值。

优选地，第一压力大于第二压力。

附图简述

为了有助于理解本发明并使本领域技术人员能执行本发明，以下参照附图，仅通过示例的方式描述了本发明的优选实施方案，其中：

图1示出了根据现有技术的碱性锌-溴流动电解质电池；

图2示出了根据本发明实施方案的流动电解质电池的侧向横断面视图；

图3示出了根据本发明实施方案的流动电解质电池的图解概况；

图4示出根据本发明另一个实施方案的流动电解质电池的图解概况；

图5示出根据本发明实施方案的控制流动电解质电池的方法；

图6示出根据本发明实施方案的维护(maintain)电池的方法，包括使该电池电化学抛光；以及

图7概略示出了根据本发明实施方案的电池控制器。

本领域技术人员将认识到，如图中所示的部件布局的微小偏差不会减损本发明公开的实施方案的恰当功能。

发明详述

本发明的实施方案包括流动电解质电池和方法。本发明的元件在附图中以简明的概要形式示出，其仅显示了对于理解本发明的实施方案所必需的那些具体细节，而避免本公开与过多细节相混杂，而这些细节是对本领域技术人员根据本文描述显而易见的。

在本专利说明书中，诸如第一和第二、左和右、前和后、顶部和底部等形容词仅用于从一个元件或方法步骤限制另一个元件或方法步骤，而没有必要要求由该形容词描述的具体的相对位置或顺序。诸如“包含(comprise)”、“包括(include)”的词语不是用于限制元件或方法步骤的排他的组。相反，这样的词语仅仅限制了包括在本发明的具体实施方案中的元件或方法步骤的最小的组。

关于本说明书中的任何现有技术不是、也不应该被认为是一种承认，与不应该认为以任何形式来暗示该现有技术成为普通公知常识的一部分。

根据一个方面，本发明涉及流动电解质电池，包含：包含多个电极的堆叠；与该堆叠连接的负极电解质回路，其用于使负极电解质流通经过该堆叠；与该堆叠连接的正极电解质回路，其用于使正极电解质流通经过该堆叠；以及连接该正极电解质回路和该负极电解质回路的阀。该阀包括阻止电解质在该正极电解质回路和该负极电解质回路之间流动的关闭设置，以及使该电解质从该正极电解质回路和该负极电解质回路中的至少一个向该正极电解质回路和该负极电解质回路中的另一个流动的开启设置。

本发明的某些实施方案的优点包括能够迅速且安全地清除流动电解质电池。具体而言，无需任何外部维护总线、直流(DC)-DC变换器、或清除回路即可实现该清除。根据合并入锌-溴电池的一些实施方案，通过将溴电解质从溴槽跨越(cross)泵送至锌槽，使该活性成分在单电池堆叠的锌面和锌槽中混合，导致该电池的自放电，从而使剩余的锌从该堆叠中清除出来。

根据某些实施方案，由于电清除该电池不需要电流，因此本发明是更稳固的并且降低了损害该流动电解质电池的风险。

根据一些实施方案，该流动电解质电池的任何充电状态，包括完全充电电池的快速完全放电，可安全使用本发明。

除了清除该电池以外，可将本发明用于电化学抛光该电池，例如，使锌-溴电池的锌镀层抛光，以减少该镀层上不均匀沉淀和树枝状结晶的影响。

根据某些实施方案，该电池的放电是可控制的，以发生所需量的放电或抛光。具体而言，在不另外影响该电池的功能外，电池可仅少量放电。

此外，本发明的某些实施方案能阻止过度充电，例如，如果充电系统中发生故障，未使该电池完全放电。

图2示出根据本发明实施方案的流动电解质电池200的侧向横断面视图；例如，该流动电解质电池200可包括锌-溴流动电解质电池。

与图1的流动电解质电池100类似，该流动电解质电池200包括负极电解质泵205、正极电解质泵210、负极电解质(阳极电解液)槽215、和正极电解质(阴极电解液)槽220。该负极电解质(阳极电解液)槽215通过负极电解质泵205和负极电解质流通路径230与单电池堆叠225连接。该正极电解质(阴极电解液)槽220通过正极电解质泵210和正极电解质流通路径235与单电池堆叠225连接。

该正极电解质流通路径235和负极电解质流通路径230通过阀240选择性连接。在第一设置，该阀240将正极电解质流通路径235和负极电解质流通路径230隔离；以及在第二设置，该阀240允许在正极电解质流通路径235与负极电解质流通路径230之间流动。

根据某些实施方案，阀240是单向阀，其阻止从正极电解质流通路径235和负极电解质流通路径230之一向正极电解质流通路径235和负极电解质流通路径230中的另一个流动。在这种情况下，通过在正极电解质流通路径235和负极电解质流通路径230之间保持第一压差，阀240可用于隔离正极电解质流通路径235和负极电解质流通路径230。随后，通过改变正极电解质流通路径235和负极电解质流通路径230之间的压差，可单向开启阀240。

此外，该流动电解质电池200包括溢流管245，其用于使电解质从正极电解质流通路径235和负极电解质流通路径230之一溢流至正极电解质流通路径235和负极电解质流通路径230中的另一个。由于随后流体能够从正极电解质流通路径235和负极电解质流通路径230之一向正极电解质流通路径235和负极电解质流通路径230中的另一个流动，这将最终导致正极电解质槽220或负极电解质槽215之一装满并可能溢流，因此当阀240开启时，该溢流管是特别重要的。

在正常充电或放电运行过程中，正极电解质泵210使用正极电解质收集管250从正极电解质(阴极电解液)槽220吸入正极电解质，并在压力下将其泵送通过单电池堆叠225，并使用正极电解质回流管255倒流回正极电解质(阴极电解液)槽220。

同时，负极电解质泵205使用负极电解质收集管260从负极电解质(阳极电解液)槽215吸入负极电解质，并且在压力下将其泵送通过单电池堆叠225，并使用负极电解质回流管265倒流回负极电解质(阳极电解液)槽215。

在这种正常充电或放电运行中，阀240是关闭的，并因此阻止了电解质在正极电解质流通路径235和负极电解质流通路径230之间的流动。

在充电或放电过程中，在单电池堆叠225中发生了化学反应，与图1的上下文中如上所述的那些相似或相同。

在某些其他运行过程中，如流动电解质电池200中故障的情况下，至少一个方向开启阀240，并因此允许电解质在正极电解质流通路径235和负极电解质流通路径230之间的流动。如上所述，通过阀240，尽管正极电解质流通路径235和负极电解质流通路径230中的至少一个发生了正极电解质和负极电解质的混合，但正极电解质泵210和负极电解质泵205持续将电解质泵送通过单电池堆叠225。

当将正极电解质和负极电解质的混合物泵送通过单电池堆叠225时，可化学清除该单电池堆叠225和/或可中和电池200。

如以上所讨论，根据某些实施方案，阀240是单向阀。在这种情况下，在正常充电或放电运行过程中，为阻止电解质在正极电解质流通路径235和负极电解质流通路径230之间流动，通过迫使阀240保持关闭，负极电解质泵205和正极电解质泵210之一在比另一个更高的压力运行。阀240的流向限制了正极电解质流通路径235和负极电解质流通路径230之间所需要的压差，从而开启或关闭阀240。

具体而言，当负极电解质泵205的压力大于正极电解质泵210的压力时，有益地设置单向阀形式的阀240，以阻止负极电解质(例如锌电解质)进入正极电解质流通路径235，并使正极电解质(例如溴电解质)向负极电解质流通路径230流动。

本领域技术人员将容易地理解，位于阀240处的压差将决定阀240是否是开启和关闭。在多种情况下，该压差可与负极电解质泵205和正极电解质泵210之间的压差相一致。然而，在其他情况下，可能需要对泵压的更详细的分析，以估算阀240处的压差。

图3示出根据本发明另一个实施方案的流动电解质电池300的图解概况。该流动电解质电池300可类似于图2的流动电解质电池200。

流动电解质电池300包含正极电解质槽305、负极电解质槽310、正极电解质泵315和负极电解质泵320，分别类似于正极电解质(阴极电解液)槽220，负极电解质(阳极电解液)槽215、正极电解质泵210和负极电解质泵205。该流动电解质电池300还包含单电池堆叠325和阀330，其分别类似于单电池堆叠225和阀240。

该阀330是单向阀，其阻止负极电解质(例如锌电解质)流向单电池堆叠325的正极电解质面，但在某些条件下允许正极电解质(例如溴电解质)流向单电池堆叠325的正极电解质面。

电池控制器335与正极电解质泵315和负极电解质泵320连接，并且调节各个泵315、320的压力。在正常充电或放电运行中，该电池控制器335保持负极电解质泵320的输出压力高于正极电解质泵315的输出压力。这阻止阀330的开启。

充电控制器340用于控制电池300的充电和放电，例如，其可包括双向的换流器(未示出)。在这种情况下，该充电控制器340可用于自电网或地方电源对电池300充电，或可选地向该电网或电力地方设备返送电能。

具体而言，通过调节双向换流器可使该电池300充电或放电，以便在电池300和电网之间产生正电位差或负电位差。本领域技术人员将理解的是，在一些实施方案中，诸如电池充电器和电阻负载的其他同等硬件可用于使电池300充电或放电。

在电池300的故障的情况下，例如，可能需要从电池300清除电荷。在这种情况下，电池控制器335降低了负极电解质泵320的压力，以使其低于正极电解质泵315的压力，以便该正极电解质可交叉通过阀330，并因此引起该电池电极的快速电化学清除。这允许不使用任何充电控制器340、外部维护总线、直流(DC)-DC变换器、或其他清除电流来清除该电池300。此外，由于该电池被化学清除，因此不存在可能损害该单电池堆叠325的电极的清除电流。

该电池300可以上述方式从包括100％充电的任何充电状态迅速清除至零电荷。可通过电池控制器335来控制该放电，例如可以使用冷却回路以便以热量产生的速率将热量从电池300转移。

将单电池堆叠325的电极电化学抛光还可是有益的。除了抛光的目的是仅允许有限量的正极电解质交叉通过阀330以外，该过程类似于上述的清除过程。以这种方式从电池300去除可刺穿电极的不均匀沉淀和树枝状结晶。在这种情况下，仅在短期时间内控制器335有益地降低了负极电解质泵320的压力。通过测量阀330开启的时间，可能估算出通过阀330的正极电解质的量，并因此估算已经完成抛光的量。

例如由于充电控制器340的故障，如果电池300发生过度充电，则电池控制器335可以将电池300部分清除以限制过度充电。在这种情况下，电池控制器335可设置正极电解质泵315和负极电解质泵320，从而导致压差产生以与过度充电相等的速率进行的电化学放电，因此将多余的能量转换为热量，并阻止对该电池300过度充电的更大的损害效应。

根据某些实施方案，限制电解质流动通过阀330，以使该电池300从高度充电状态完全放电而不产生多余的热量。在这种情况下，可通过经过电池控制器335的压差、通过周期性地开启或关闭阀330，或通过在阀330附近包括物理限流器来控制该流动。

图4示出根据本发明实施方案的流动电解质电池400的图解概况。除了电池控制器335和阀330以外，该流动电解质电池400类似于图3的流动电解质电池300。

该流动电解质电池400包含电池控制器435和阀430，其类似于图3的电池控制器335和阀330，但是其中电池控制器435直接控制阀430，而不是通过正极电解质泵和负极电解质泵315、320。

具体而言，电池控制器435与阀430连接，并且可控制阀430的开启和关闭。例如，阀430可以是电致动的，或是通过外部的螺线管或类似装置物理致动的。

阀430或电池400可另外包括单向阀(one way valve)，以阻止电解质在一个方向上的流动。可选地，可在较高的压力下运行正极电解质泵315和负极电解质泵320之一，以促使电解质单向流动通过阀430。

图5示出根据本发明实施方案的控制流动电解质电池的方法500。该流动电解质电池可与图2、图3或图4的任何流动电解质电池200、300、400相似或相同，并且包括电极堆叠、负极电解质回路、正极电解质回路、以及在正极电解质回路和负极电解质回路之间的阀。

在步骤505中，通过正极电解质回路使正极电解质流通经过堆叠，以及在步骤510中，通过负极电解质回路使负极电解质流通经过该堆叠。这使得通过该堆叠时发生压降，并用于正常充电和放电运行。

有益地同时进行步骤505和510，然而，本领域技术人员将理解的是，无需以与负极电解质相同的速率将正极电解质泵送通过该回路，并且在正常运行过程中可暂时停止一个或多个正极电解质回路和负极电解质回路的流动。

在步骤515中，开启阀以使正极电解质从正极电解质回路向负极电解质回路流动。如上所讨论，当使用单向阀时，这可通过在高于负极电解质回路的压力下运行正极电解质回路，或通过其它合适的方式来实现。

在步骤520中，通过负极电解质回路使正极与负极电解质的混合物流通经过该堆叠。这样将引起该堆叠的电化学清除，并且就锌-溴电池而言，将引起电镀的锌从该堆叠中清除。

图6示出了根据本发明实施方案的维护电池的方法600，其包括电化学抛光该电池。

在步骤605中，通过正极电解质回路使正极电解质流通经过该堆叠，以及在步骤610中，通过负极电解质回路使负极电解质流通经过该堆叠。如上所讨论，这使得通过该堆叠时发生压降，并用于正常充电和放电运行。

在步骤615中，确定是否已经达到了该流动电解质电池电化学抛光的阈值。该阈值可包含基于时间的阈值，或充电或放电运行阈值。换言之，可设置该电池以周期性电化学抛光，例如每月一次，或在预定数目的充电/放电循环之后。

如果没有达到615中的阈值，则该方法600继续步骤605和610，例如正常充电或放电运行。

如果已经达到615中的阈值，在步骤620中开启该阀以使正极电解质从正极电解质回路向负极电解质回路流动。如上所讨论，当使用单向阀时，这可通过在高于负极电解质回路的压力下运行正极电解质回路来实现。

在步骤625中，通过该负极电解质回路使正极电解质与负极电解质的混合物流通经过该堆叠。这将引起部分堆叠的电化学清除，并且就锌-溴电池而言，将引起部分镀层的锌从该堆叠清除。

在短时间内完成步骤625，或同时限制正极电解质流动通过该负极电解质回路，以阻止该电池的完全放电。这能够从该堆叠中去除树枝状结晶和不均匀的镀层而不使该电池完全放电。

在步骤630中，关闭该阀，且在步骤605和610中继续方法600，例如正常充电或放电运行。

图7示出根据本发明实施方案的电池控制器700。该控制器700可与图3的控制器335、图4的电池控制器435相同或相似，并且可使用该控制器700来实施图5和图6的方法500、方法600。

控制器700包括中央处理器702、系统存储器704以及连接多个系统组件、包括连接系统存储器704与中央处理器702的系统总线706。系统总线706可以是任何若干类型的总线结构，其包括存储总线或存储控制器、外围总线和局部总线，其使用任何多种总线体系结构。系统存储器704的结构对于本领域技术人员而言是众所周知的，并且可包括存储在只读存储器(ROM)中的基本输入/输出系统(BIOS)和存储在随机存取存储器(RAM)中的诸如操作系统、应用程序和程序数据的一种或多种程序模块。

该控制器700还可包括用于读取和写入数据的多种接口单元和装置。例如，该数据可包括，用于正极电解质泵和负极电解质泵的第一压力值和第二压力值、该电池的详细资料、或任何其他适当的数据。

具体而言，该控制器700包括硬盘接口708和可移动存储器接口710，其分别将硬盘驱动器712和可移动存储器驱动器714与系统总线706连接。仅出于说明性的目的示出单个硬盘驱动器712和单个可移动存储器驱动器714，并且应理解的是，该控制器700可仅包括单个存储器驱动器，或可选地包括若干相似的驱动器。

控制器700可包括用于将装置或传感器与系统总线706连接的另外的接口。图7示出可用于使装置或传感器与系统总线706连接的通用串行总线(USB)接口718。例如，IEEE1394接口720可用于使附加装置与控制器700连接。附加装置的实例包括泵控制器、和包括电压和温度传感器的传感器。

可以在使用逻辑连接至一种或多种远程计算机或其他装置的网络环境下运行控制器700，如服务器、路由器、网络个人电脑、对等设备或其他公用网络节点、无线电话或无线个人数字助理。该控制器700包括将系统总线706与局域网(LAN)724连接的网络接口722。还可以通过控制器700访问诸如因特网的广域网(WAN)，例如，通过与串行端口接口726连接的调制解调器单元或通过LAN 724。例如，当能够更新控制器700或如果可通过控制器700获得数据时，其是有益的。

可以通过多种不同的程序模块控制该控制器700的运行。程序模块的实例为完成具体任务或实施具体抽象数据类型的例程、程序、对象、组件和数据结构。本发明还可在其他计算机系统设置下实施，其包括手持设备、多重处理器系统、基于微处理器或可编程的消费者电子产品、网络PC、微型计算机、大型计算机、个人数字助理等。此外，本发明还可在通过通信网络连接的远程处理设备完成任务的分布式计算环境下进行。在分布式计算环境中，程序模块可位于局部存储器存储设备和远程存储器存储设备中。

如上所讨论，该流动电解质电池300、400可包括锌-溴流动电解质电池。类似地，方法500、600可在锌-溴流动电解质电池上进行。

总的来说，本发明的某些实施方案的优点包括能够迅速且安全地清除流动电解质电池。具体而言，在无需任何外部保持总线、直流(DC)-DC变换器、或清除电流下可实现清除。

根据某些实施方案，由于电清除该电池不需要电流，因此本发明是更稳固的并且降低了损害该流动电解质电池的风险。

根据一些实施方案，该流动电解质电池的任何充电状态，包括完全充电电池的快速放电，可安全使用本发明。

除了清除该电池以外，本发明可用于电化学抛光该电池，例如，使锌-溴电池的锌镀层抛光，以减少不均匀的锌沉淀和树枝状结晶的影响。

根据某些实施方案，该电池的放电是可控制的以发生所需量的放电或抛光。具体而言，在不另外影响该电池的功能外，电池可少量放电。

此外，本发明的某些实施方案能阻止过度充电，例如，如果充电系统中发生故障，该电池不会完全放电。

为了向本领域技术人员描述的目的，以上提供了本发明多个实施方案的描述。其不意图穷尽本发明或将本发明限制于所公开的单个实施方案。如上所述，对于上述教导的本领域技术人员而言，本发明的很多替代和变化是显而易见的。因此，虽然已经具体地讨论了一些替代的实施方案，然而对本领域技术人员而言，其他的实施方案将是显而易见的或可相对容易地改进。因此，该专利说明书意图包括在本文中已经讨论的本发明的所有替代、修改和变化，以及在上述发明的主旨及范围内的其他实施方案。

Claims (19)

1.流动电解质电池，包含：

堆叠，其包含多个电极；

与所述堆叠连接的负极电解质回路，其用于使负极电解质流通经过所述堆叠；

与所述堆叠连接的正极电解质回路，其用于使正极电解质流通经过所述堆叠；以及

连接所述正极电解质回路和所述负极电解质回路的阀；

其中所述阀包括阻止电解质在所述正极电解质回路和所述负极电解质回路之间流动的关闭设置，以及使电解质从所述正极电解质回路向所述负极电解质回路流动的开启设置；以及

其中在充电或放电运行过程中所述负极电解质回路在与所述正极电解质回路不同的压力下运行，并且所述阀通过所述正极电解质回路和负极电解质回路之间的压差的变化而开启和关闭。

2.如权利要求1所述的电池，其中在所述开启设置中，所述阀阻止电解质从所述负极电解质回路向所述正极电解质回路流动。

3.如权利要求1所述的电池，其中所述阀包括单向阀。

4.如权利要求1所述的电池，其中所述阀是电致动的。

5.如权利要求1所述的电池，还包含压力调节器，其用于控制所述正极电解质回路和负极电解质回路中的至少一个的压力。

6.如权利要求1所述的电池，其中在充电或放电运行过程中所述负极电解质回路设置为在高于所述正极电解质回路的压力下运行，并且设置所述阀以便其通过所述负极电解质回路的更高的压力而关闭。

7.如权利要求1所述的电池，其中所述正极电解质回路和所述负极电解质回路分别包括正极电解质贮存器和负极电解质贮存器。

8.如权利要求7所述的电池，还包含在所述正极电解质贮存器和负极电解质贮存器之间的溢流通道，所述溢流通道使电解质从所述正极电解质贮存器和负极电解质贮存器之一溢流至所述正极电解质贮存器和负极电解质贮存器中的另一个。

9.如权利要求1所述的电池，还包含充电模块，其用于使所述流动电解质电池充电。

10.如权利要求1所述的电池，还包含用于检测所述流动电解质电池的过度充电的电池控制模块，设置所述模块以当检测到过度充电时开启所述阀。

11.如权利要求10所述的电池，其中设置所述电池控制模块以通过改变所述负极电解质回路和所述正极电解质回路中的一个或多个中的压力而开启所述阀。

12.如权利要求10所述的电池，其中设置所述电池控制模块以检测过度充电电流，并控制所述阀以使所述流动电解质电池以与所述过度充电电流一致的速率化学放电。

13.如权利要求10所述的电池，其中所述电池控制模块激活所述流动电解质电池的堆叠的电化学抛光。

14.如权利要求10所述的电池，其中设置所述电池控制模块以周期性开启所述阀从而使所述电池部分地化学放电。

15.如权利要求10所述的电池，其中所述电池是锌-溴流动电解质电池。

16.控制流动电解质电池的方法，其中所述电池包含电极堆叠、负极电解质回路、正极电解质回路以及在所述正极电解质回路和所述负极电解质回路之间的阀，所述方法包括：

通过所述正极电解质回路使所述正极电解质流通经过所述堆叠；

通过所述负极电解质回路使所述负极电解质流通经过所述堆叠；

开启所述阀以使所述正极电解质从所述正极电解质回路向所述负极电解质回路流动；以及

通过所述负极电解质回路使正极电解质和负极电解质的混合物流通经过所述堆叠，以及

其中开启所述阀通过以下方法进行：

在第一压力下运行所述正极电解质回路；和

在不同于所述第一压力的第二压力下运行所述负极电解质回路。

17.如权利要求16所述的方法，还包括：

确定所述流动电解质电池至少部分放电；以及

其中在确定所述流动电解质电池至少部分放电之后开启所述阀。

18.如权利要求17所述的方法，其中确定所述流动电解质电池至少部分放电包括以下至少一项：

在所述流动电解质电池中检测到错误；

检测到所述流动电解质电池的过度充电；以及

确定已经达到所述流动电解质电池的电化学抛光的阈值。

19.如权利要求16所述的方法，其中所述第一压力大于所述第二压力。