CN116689395B - 一种液流电池的清洗装置以及液流电池 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种液流电池的清洗装置以及液流电池；液流电池的清洗装置包括：超声波清洗器，与电池管理系统和液流电池的电堆连接，用于对液流电池充放电过程中产生在电堆内的副产物进行超声波清洗；具有电化学清洗功能的过滤器，连接在电堆和液流电池的储液罐之间，用于对超声波清洗后的副产物进行吸附和电化学清洗；电池管理系统，与电堆、超声波清洗器以及过滤器连接，用于在液流电池的运行状况示出液流电池符合设定条件的情况下开启超声波清洗器和过滤器。由此，通过超声波清洗器和具有电化学清洗功能的过滤器结合的方式对液流电池进行清洗，能够有效去除液流电池的电堆内产生的副产物。

Description

一种液流电池的清洗装置以及液流电池

技术领域

本申请涉及电池清洗技术领域，尤其涉及一种液流电池的清洗装置以及液流电池。

背景技术

沉积型液流电池是指运行过程中有沉积反应发生（电解质溶液的活性物质不但发生离子价态变化，而且发生相变化）的液流电池，如锌基液流电池。对于沉积型液流电池体系，存在充放电循环过程中容易在电极板上吸附一些金属化合物，或生成金属晶核并生长出金属枝晶的问题。电极板上过多的金属化合物会影响液流电池的健康状况，不受控的金属枝晶容易导致沉积型液流电池的离子传导膜破损，从而导致沉积型液流电池内部短路和失效现象，需要采取必要手段加以消除或定期剥离。

发明内容

本申请实施例提供了一种液流电池的清洗装置以及液流电池。

根据本申请的第一方面，提供了一种液流电池的清洗装置，该装置包括：超声波清洗器，与电池管理系统和液流电池的电堆连接，用于在开启的状态下对所述液流电池充放电过程中产生在所述电堆内的副产物进行超声波清洗，得到清洗后的副产物；具有电化学清洗功能的过滤器，连接在所述电堆和所述液流电池的储液罐之间，用于在开启的状态下对所述清洗后的副产物进行吸附和电化学清洗；所述电池管理系统，与所述电堆、所述超声波清洗器以及所述过滤器连接，用于监测所述液流电池的运行状况，并控制所述超声波清洗器和所述过滤器在所述运行状况示出所述液流电池符合设定条件的情况下开启。

根据本申请一实施方式，所述电堆包括多个单电池，所述单电池包括中心极板，所述中心极板上设置有支点，所述超声波清洗器包括振荡探头，所述振荡探头通过导线与所述中心极板上的支点连接。

根据本申请一实施方式，所述中心极板包括阳极侧的阳极板和阴极侧的阴极板，所述阳极板和所述阴极板的至少之一设置有支点。

根据本申请一实施方式，所述过滤器包括：过滤器外壳；过滤器滤芯，设置于所述过滤器外壳的内部；筒状吸附电极，设置于所述过滤器滤芯的内部；棒状电极，设置于所述筒状吸附电极的内部；离子发生器，与所述筒状吸附电极连接；外部直流电源，与所述筒状吸附电极和所述棒状电极连接；所述离子发生器、所述外部直流电源分别与所述电池管理系统连接。

根据本申请一实施方式，所述过滤器具有第一开启状态和第二开启状态，所述第一开启状态为所述离子发生器开启和所述外部直流电源不开启，所述第二开启状态为所述离子发生器和所述外部直流电源均开启；所述电池管理系统用于在开启所述超声波清洗器的情况下，控制所述过滤器以所述第一开启状态开启，以使所述筒状吸附电极在所述离子发生器的作用下对所述超声波清洗得到的所述清洗后的副产物进行吸附；所述电池管理系统还用于在所述液流电池完成所述超声波清洗的情况下，控制所述过滤器以所述第二开启状态开启，以对所述筒状吸附电极上吸附的所述清洗后的副产物进行电化学清洗。

根据本申请一实施方式，所述外部直流电源和所述筒状吸附电极之间设置有电化学清洗电路；

所述电化学清洗电路包括并联的第一放电支路和第二放电支路，所述第一放电支路包括串联连接的第一接触器和第一放电电阻，所述第二放电支路包括串联连接的第二接触器和第二放电电阻；所述第一接触器与所述第二接触器分别与所述电池管理系统连接，以使所述电池管理系统根据所述电堆的堵塞程度分别控制所述第一接触器或第二接触器，以控制所述过滤器进行电化学清洗的放电电流。

根据本申请一实施方式，所述装置还包括监测设备，所述监测设备与所述电池管理系统连接；所述电池管理系统用于通过所述监测设备，确定所述液流电池的运行状况，所述运行状况包括所述液流电池的压损以及流量。

根据本申请一实施方式，所述液流电池包括所述电堆、所述储液罐、阳极循环管路和阴极循环管路，所述储液罐包括阳极储液罐和阴极储液罐，所述阳极循环管路包括第一阳极循环管路和第二阳极循环管路，所述阴极循环管路包括第一阴极循环管路和第二阴极循环管路；所述第一阳极循环管路包括依次连接的所述阳极储液罐、阳极循环泵以及阳极第一阀门，所述阳极储液罐与所述电堆的阳极出液口连接，所述阳极第一阀门与所述电堆的阳极进液口连接；所述第一阴极循环管路包括依次连接的所述阴极储液罐、阴极循环泵以及阴极第一阀门，所述阴极储液罐与所述电堆的阴极出液口连接，所述阴极第一阀门与所述电堆的阴极进液口连接；所述第二阳极循环管路的一端连接在所述阳极储液罐和所述电堆的阳极出液口之间，另一端连接在所述阳极循环泵和所述阳极第一阀门之间，所述第二阳极循环管路设置有阳极第二阀门；所述第二阴极循环管路的一端连接在所述阴极储液罐和所述电堆的阴极出液口之间，另一端连接在所述阴极循环泵和所述阴极第一阀门之间，所述第二阴极循环管路设置有阴极第二阀门。

根据本申请一实施方式，所述液流电池包括多个单电池，所述多个单电池的阴极板和阳极板设置有支点，所述超声波清洗器的振荡探头包括第一振荡探头和第二振荡探头，所述第一振荡探头与所述多个单电池的阳极板的支点连接，所述第二振荡探头与所述多个单电池的阴极板的支点连接；所述过滤器包括阳极过滤器和阴极过滤器；所述阳极过滤器设置于所述第一阳极循环管路，连接在所述阳极储液罐和所述电堆的阳极出液口之间，所述阴极过滤器设置于所述第一阴极循环管路，连接在所述阴极储液罐和所述电堆的阴极出液口之间。

根据本申请的第二方面，提供了一种液流电池，包括上述液流电池的清洗装置。

本申请实施例液流电池的清洗装置，在液流电池上设置超声波清洗器、具有电化学清洗功能的过滤器以及电池管理系统，通过电池管理系统控制超声波清洗器对液流电池充放电过程中产生在电堆内的副产区进行超声波清洗，并控制过滤器对超声波清洗后的副产物进行吸附和电化学清洗，能够有效剥离和清除液流电池在电堆内产生的过多的副产物，改善液流电池的运行状况。

需要理解的是，本申请的教导并不需要实现上面所述的全部有益效果，而是特定的技术方案可以实现特定的技术效果，并且本申请的其他实施方式还能够实现上面未提到的有益效果。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，其中：

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

图1示出了本申请实施例提供的液流电池的清洗装置的组成结构示意图；

图2示出了本申请实施例提供的液流电池的清洗装置的超声波清洗器与电堆连接方式的示意图；

图3示出了本申请提供的液流电池的清洗装置的过滤器的前透视图；

图4示出了本申请实施例提供的液流电池的清洗装置的电化学清洗电路的示意图；

图5示出了本申请实施例提供的液流电池的清洗装置的具体示例的组成结构示意图；

图6示出了本申请提供的液流电池的清洗装置的过滤器的俯透视图。附图标记：

1、液流电池；2、超声波清洗器；3、过滤器；4、电池管理系统；10、电堆；11、储液罐；12、阳极循环管路；13、阴极循环管路；14、阳极循环泵；15、阳极第一阀门；16、阴极循环泵；17、阴极第一阀门；18、阳极第二阀门；19、阴极第二阀门；21、振荡探头；22、超声波发生器；31、过滤器外壳；32、过滤器滤芯；33、筒状吸附电极；34、棒状电极；35、离子发生器；36、外部直流电源；37、电化学清洗电路；101、中心极板；111、阳极储液罐；112、阴极储液罐；121、第一阳极循环管路；122、第二阳极循环管路；131、第一阴极循环管路；132、第二阴极循环管路；211、第一振荡探头；212、第二振荡探头；301、阳极过滤器；302、阴极过滤器；371、第一放电支路；372、第二放电支路；1011、支点；S1、第一接触器；S2、第二接触器；R1、第一放电电阻；R2、第二放电电阻；A1、阳极出液口；A2、阴极出液口；B1、阳极进液口；B2、阴极进液口；PS1、第一压力变送器；PS2、第二压力变送器；PS3、第三压力变送器；PS4、第四压力变送器；FM1、第一流量传感器；FM2、第二流量传感器；r1、第一半径；r2、第二半径；t、电极厚度。

具体实施方式

为使本申请的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

首先，对本申请实施例的应用场景进行介绍，液流电池根据其正、负极电解质活性物质采用的氧化还原活性电对的不同，可分为不同的液流电池。根据液流电池的正、负电解质活性物质的形态，可将液流电池细分为液-液型液流电池、沉积型液流电池和固-固型液流电池。其中，沉积型液流电池是指运行过程中有沉积反应发生的液流电池，如锌基液流电池。在沉积型液流电池充放电循环过程中，液流电池电堆内的电极板上容易吸附一些金属化合物或生成金属晶核并生长。而电极板上若存在过多的金属化合物可能影响液流电池的健康状况，在电极板上生成的金属枝晶不受控可能导致离子传导膜的破损，从而导致液流电池内部短路和失效现象，需要采取必要手段加以消除或定期剥离。

目前，对于电极板上过多的金属化合物或者金属枝晶的问题，传统的方法包括调整电解质溶液的pH值、使用各种有机添加剂和无机添加剂、调整液流电池充放电过程中的电流密度以及改善液流电池充放电过程中的电解质温度等。但上述方法对电极板上产生的金属化合物和金属枝晶仅有一定的抑制作用或诱导作用，无法从根本上消除或定期剥离电极板上金属化合物和金属枝晶的存在和累积。因此，为解决上述问题，本申请实施例提供了一种液流电池的清洗装置以及液流电池。

需要说明的是，以上应用场景是为了更好地说明方案而做出的示例性说明，并不用于对本申请的具体应用场景进行限定，本申请实施例提供的液流电池的清洗装置还可以用于其他适用场景。

图1示出了本申请实施例提供的液流电池的清洗装置的组成结构示意图。

参考图1，本申请实施例提供了一种液流电池的清洗装置，该装置包括超声波清洗器2、具有电化学清洗功能的过滤器3以及电池管理系统4。其中，超声波清洗器2与电池管理系统4和液流电池1的电堆10连接，用于在开启的状态下对液流电池1充放电过程中产生在电堆10内的副产物进行超声波清洗，得到清洗后的副产物。过滤器3连接在电堆10和液流电池1的储液罐11之间，用于在开启的状态下对清洗后的副产物进行吸附和电化学清洗。电池管理系统4与电堆10、超声波清洗器2以及过滤器3连接，用于监测液流电池1的运行状况，并控制超声波清洗器2和过滤器3在运行状况示出液流电池1符合设定条件的情况下开启。

具体的，本申请实施例的液流电池1为沉积型液流电池，沉积型液流电池在充放电过程中，随着电解液中的活性物质不断参与氧化还原反应，作为电化学反应场所的液流电池的电堆内不断地产生副产物，从而影响液流电池的运行。其中，由于电解液中活性物质参与的氧化还原反应不同，在电堆内产生的副产物也不同，副产物可以包括金属氧化物以及金属枝晶，金属氧化物吸附于电堆内的阳极板，金属枝晶生成在电堆内的阴极板。

进一步的，超声波清洗被国际公认为当前效率最高，效果最好的清洗方式，其清洗效率达到了98%以上，清洗洁净度也达到了最高级别，且对工作表面的损伤较小。由此，本申请实施例在电堆10上加入了超声波清洗器2，使用超声波清洗器2，对液流电池1的电堆10进行超声波清洗，将液流电池1充放电过程中累积于电堆10腔体内的副产物与电堆10内部结构件分离。

在对电堆10进行超声波清洗后，清洗后的副产物仍存在于电解液中，并未被彻底清除，还需对清洗后的副产物进一步处理。本申请这一实施例为彻底清除清洗后的副产物，在液流电池1的电堆10和储液罐11之间设置了具有电化学清洗功能的过滤器3，以在清洗后的副产物随着液流循环流动时对清洗后的副产物进行吸附和电化学清洗。其中，过滤器3相对于常规的过滤器，具有电化学清洗作用，能够在清洗后的副产物被吸附后，对清洗后的副产物进行还原，将清洗后的副产物重新还原为液流电池中的活性物质。

在本申请这一实施方式中，为了定期地、分阶段地清除电堆10内的副产物，还设置了电池管理系统4，电池管理系统4与电堆10、超声波清洗器2以及过滤器3连接。电池管理系统4能够对液流电池1的运行状况进行监测，并在监测到运行状况示出液流电池1符合设定条件的情况下，开启超声波清洗器2和过滤器3，以控制超声波清洗器2和过滤器3对液流电池1进行清洗。

在本申请一实施方式中，液流电池1的运行状况包括液流电池1的电堆10的充放电状态和健康状态，设定条件为充放电状态衰退和健康状态下降。电堆10内的电极板上设置有多个支点，多个支点通过电缆与电池管理系统4相连。电池管理系统4通过电缆能从多个支点处在线监测液流电池1的电堆10的充放电状态和健康状态。

具体的，电池管理系统4在监测到液流电池1的充放电状态衰退和健康状态下降的情况超过设定阈值时，控制超声波清洗器2开启，并在超声波清洗器2清洗完成后，开启过滤器3，以对清洗后的副产物进行吸附和电化学清洗。其中，设定阈值可根据对液流电池的需求进行配置，例如，对液流电池的需求可以是对液流电池性能的要求或对液流电池运行的要求。需要说明的是，本申请实施例对设定阈值的配置不作具体限定，设定阈值可以根据任何对液流电池的要求而进行配置。

在本申请一实施方式中，液流电池1的电堆10的健康状态可以通过电堆10的压损以及电堆10进液口的流量确定。其中，本申请实施例液流电池的清洗装置还设置了监测设备，监测设备用于监测液流电池1的压损和流量，通过将电池管理系统4与监测设备连接，能够实时获取液流电池1的电堆10的健康状态。

在本申请一实施方式中，监测设备包括至少一套传感器，至少一套传感器包括至少一组压力变送器和至少一个流量传感器。其中，每组压力变送器分别设置于电堆10的单侧进液口和出液口，流量传感器设置于电堆10同侧的进液口。通过至少一组压力变送器能够得到电堆10单侧的压损，通过至少一个流量传感器可以得到电堆10同侧的流量。

具体的，液流电池1的电堆10分为阳极侧和阴极侧，针对电堆10的某一侧，通过在电堆10的对应侧设置至少一个流量传感器，可以进行电堆10的对应侧的流量获取，通过在电堆10的对应侧设置至少一组压力变送器，可以进行电堆10的对应侧的压损的获取。其中，每组压力变送器分别设置在电堆10的对应侧的进液口和出液口。

在本申请一实施方式中，充放电状态表示电堆10在不同荷电状态下的充放电状态，充放电状态可以通过电堆10的端电压值（工作电压值）和电流强度值进行确定。

如此，本申请实施例，将超声波清洗器与具有电化学清洗功能的过滤器结合，定期地、分阶段地、有效地剥离和清除液流电池的电堆内出现的副产物，通过电池管理系统的监测功能，可重复、可持续的对液流电池进行清洗，能够有效的维护和延长液流电池的生命周期，改善液流电池电堆的充放电状态和健康状态。

图2示出了本申请实施例提供的液流电池的清洗装置的超声波清洗器与电堆连接方式的示意图。

参考图2，在本申请一实施方式中，电堆10包括多个单电池，单电池包括中心极板101，中心极板上设置有支点1011，超声波清洗器2包括振荡探头21，振荡探头21通过导线与中心极板101上的支点1011连接。

具体的，图2中10为电堆10的俯视图，电堆10由多个单电池组成，每个单电池对应有一个中心极板101，每个中心极板101上可设置支点1011。其中，电堆10上设置有绝缘层，中心极板101与电堆10绝缘层之间可采用密封垫或热熔的方法进行密封，支点1011设置于中心极板101上，作为中心极板101的一部分，通过穿过电堆10的绝缘层与外界进行接触。

在本申请这一实施方式中，支点具有导电性，可以为导线或其他具有导电性的物体。

进一步的，本申请这一实施例的超声波清洗器2包括多个振荡探头21，多个振荡探头21与多个中心极板101上的支点1011连接。

在本申请一实施方式中，超声波清洗器2还包括超声波发生器22，超声波发生器22可以包括超声波电源、超声波换能器和超声波变幅杆，分别用于调节超声波发生器22的工作功率、工作频率和振幅。

具体的，超声波发生器22通过振荡探头21与电堆10的多个支点1011物理连接，可覆盖电堆10各中心极板101的三维结构，通过同频振动的叠加，达到对中心极板101上的副产物更好的剥离效果。

进一步的，电池管理系统4通过中心极板101的多支点在线监测液流电池1的电堆10的充放电状态和健康状态，并在必要时，向超声波发生器22发出启动信号，超声波发生器22将一定频率和振幅的超声波振动通过支点1011传递到电堆10的各中心极板101，从而带动中心极板101周围的电解液形成细微射流，帮助中心极板101剥离其表面过多的副产物。其中，超声波振动的强度可以由超声波电源、超声波换能器和超声波变幅杆进行调节，以达到超声波振动的强度不会对中心极板101产生气蚀作用，也不会对电化学过程产生影响，还能有效地对中心极板101上的副产物进行剥离的效果。

在本申请一实施方式中，每个中心极板101上的支点1011可以设置为一个，也可以设置为多个。

具体的，中心极板101上的支点1011可以是单点，也可以是多点，由此产生的频率振动，使中心极板101振动的频率叠加，使得副产物剥离中心极板101的效果更佳。

在本申请一实施方式中，中心极板101包括阳极侧的阳极板和阴极侧的阴极板，阳极板和阴极板的至少之一设置有支点。

具体的，液流电池1根据反应的特点，可分为半沉积型和全沉积型，电池正负极只有一侧发生沉积反应的液流电池，称为半沉积型液流电池，例如：锌/溴液流电池、锌/镍液流电池，电池正负极电解质溶液都发生沉积反应的液流电池为全沉积型液流电池，例如铅酸液流电池。针对全沉积型的液流电池，需要在电池的正负极均设置支点以进行超声波清洗，而针对半沉积型的液流电池，可以只在电池的正极或负极设置支点进行清洗即可。

进一步的，中心极板101包括阳极侧的阳极板和阴极侧的阴极板，本申请实施例的支点1011可以仅设置在中心极板101的阳极侧的阳极板，也可以仅设置在中心极板101的阴极侧的阴极板，还可以设置在在中心极板101的阳极板和阴极板。

在本申请一实施方式中，在电池管理系统4开启超声波发生器22之前，可以暂停中心极板101的液流循环。

具体的，由于电堆10内结构紧凑、电堆10框架结构内的流道狭窄，在超声波清洗时流道内容易出现由副产物造成的沉积或阻塞，从而影响超声波清洗过程的整体效果。所以，在实施超声波清洗过程的时候，可以考虑暂停存在需要超声波清洗的中心极板101的液流循环，在超声波清洗累计一段时间后再打开中心极板101的液流循环，让液流的冲击更好地带走超声波清洗后的副产物。其中，上述液流循环的启、停过程可多次重复进行，以提升超声波清洗过程的整体效果。

在本申请一实施方式中，电池管理系统4根据监测到的电堆10的充放电状态和健康状态判断超声波清洗过程的结束时间。

具体的，电池管理系统4在开启超声波发生器22后，还实时监测液流电池1的电堆10的充放电状态和健康状态，并在充放电状态和健康状态提升到满足液流电池1的运行时，停止超声波发生器22，以停止对液流电池1的超声波清洗。

如此，本申请实施例通过在电堆内的中心极板101设置支点1011，并将支点1011与超声波清洗器2的振荡探头21连接，通过超声波发生器22的作用，能够有效将中心极板101上副产物进行剥离。

图3示出了本申请提供的液流电池的清洗装置的过滤器的前透视图。

参考图3，在本申请一实施方式中，过滤器3包括：过滤器外壳31；过滤器滤芯32，设置于过滤器外壳31的内部；筒状吸附电极33，设置于过滤器滤芯32的内部；棒状电极34，设置于筒状吸附电极33的内部；离子发生器35，与筒状吸附电极33连接；外部直流电源36，与筒状吸附电极33和棒状电极34连接；离子发生器35、外部直流电源36分别与电池管理系统4连接。

具体的，过滤器3采用下进上出的方式进出电解液，筒状吸附电极33放置于过滤器3中心位置，电解液从过滤器3的底部中心位置进入过滤器3，先通过筒状吸附电极33和棒状电极34，再通过滤器滤芯32后从过滤器3出口流出。离子发生器35的引线通过过滤器3的顶部固定盖板，与筒状吸附电极33连接，并确保密封性。离子发生器35工作时，可确保筒状吸附电极33能吸附超声波清洗器2清洗出的副产物。筒状吸附电极33和棒状电极34通过导线穿过过滤器3的顶部固定盖板，与外部直流电源36连接，当外部直流电源36工作时，过滤器3具有电化学清洗功能。

进一步的，超声波清洗过程中从电堆10上剥离的副产物在液流循环的带动下，经过电堆10内部的结构和流道，进入过滤器3，进入过滤器3后先经过筒状吸附电极33和棒状电极34，筒状吸附电极33在离子发生器35的作用下将清洗后的副产物吸附在其上。

图6示出了本申请提供的液流电池的清洗装置的过滤器的俯透视图。

参考图6，在本申请一实施方式中，过滤器3包括多个过滤器滤芯32，多个过滤器滤芯32按照确定的第一半径r1围出一个组合过滤面。其中，过滤器滤芯32具有确定的过滤精度。

在本申请一实施方式中，筒状吸附电极33具有固定的第二半径r2和电极厚度t，筒状吸附电极33本体为金属材质，耐电解液腐蚀，具有多孔隙结构。在筒状吸附电极33对外接通离子发生器35时，筒状吸附电极33具有吸附功能，能将清洗后的副产物永久地吸附于筒状吸附电极33上。

在本申请一实施方式中，棒状电极34为金属材质，耐电解液腐蚀。

在本申请这一实施方式中，筒状吸附电极33与棒状电极34通过与外部直流电源36连接，构成了电化学池结构，使得过滤器3具备电化学清洗功能。

在本申请这一实施方式中，液流电池1具有阳极侧和阴极侧，考虑到副产物出现在液流电池1的不同电极板上，并从整个液流电池1的循环来看，可以将过滤器3安装于液流电池1的阴极侧和阳极侧。

具体的，与支点1011的安装类似，针对全沉积型的液流电池，需要在液流电池1的阳极侧和阴极侧均设置过滤器3，以对液流电池1进行电化学清洗，针对半沉积型的液流电池，可以仅在液流电池1的阳极侧或阴极侧设置过滤器3进行电化学清洗。需要说明的是，本申请对于过滤器3的安装并不影响液流电池1中常规过滤器的安装，针对半沉积型的液流电池，在液流电池1未安装过滤器3的一侧，也可以安装常规的过滤器，以对普通杂质进行过滤。

在本申请一实施方式中，过滤器3具有第一开启状态和第二开启状态，第一开启状态为离子发生器35开启和外部直流电源36不开启，第二开启状态为离子发生器35和外部直流电源36均开启。电池管理系统4用于在开启超声波清洗器2的情况下，以第一开启状态控制过滤器3开启，以使筒状吸附电极33在离子发生器35的作用下对超声波清洗得到的清洗后的副产物进行吸附；电池管理系统4还用于在液流电池1完成超声波清洗的情况下，以第二开启状态控制过滤器3开启，以对筒状吸附电极33上吸附的清洗后的副产物进行电化学清洗。

具体的，在对液流电池1进行超声波清洗过程中，清洗后的副产物从液流电池1的电堆10剥离，为避免清洗后的副产物进入液流循环，需要开启离子发生器35，以通过离子发生器35激活筒状吸附电极33的吸附功能，对清洗后的副产物进行吸附。在超声波清洗过程中，由于副产物不断被剥离，可以先不对吸附于筒状吸附电极33的清洗后的副产物进行电化学清洗，因此，在超声波清洗过程中不打开外部直流电源36。

进一步的，在超声波清洗完成后，在离子发生器35开启的状态下同时打开外部直流电源36，以对吸附于筒状吸附电极33的清洗后的副产物进行完全的电化学清洗。

在本申请一实施方式中，在超声波清洗完成后，也可以不采用打开外部直流电源36对吸附于筒状吸附电极33的清洗后的副产物进行电化学清洗的方式消除副产物，可以通过对筒状吸附电极33进行更换的方式消除清洗后的副产物。

具体的，如果不打开外部直流电源36对吸附于筒状吸附电极33的清洗后的副产物进行电化学清洗，筒状吸附电极33的孔隙可能随着副产物的积累严重堵塞，可能导致过滤器3内部压强意外升高，此时可以采用对筒状吸附电极33进行更换的方式消除副产物，并解决筒状吸附电极33的孔隙堵塞导致过滤器3内部压强意外升高的问题。

需要说明的是，本申请对于消除筒状吸附电极33上吸附的清洗后的副产物的方式不作具体限定，本申请实施例的优选为通过外部直流电源36通电对筒状吸附电极33上吸附的清洗后的副产物进行电化学清洗，但通过外部直流电源36通电和替换筒状吸附电极33以对清洗后的副产物进行消除的方式均可。

由此，本申请实施例在对电堆进行超声波清洗后，还通过具有电化学清洗功能的过滤器对清洗后的副产物进行吸附和电化学清洗，能够对电解液进行净化和重置，避免清洗后的副产物在电解液中随液流循环流动，影响液流电池的运行。

图4示出了本申请实施例提供的液流电池的清洗装置的电化学清洗电路的示意图。

参考图4，在本申请一实施方式中，外部直流电源36和筒状吸附电极33之间设置有电化学清洗电路37，电化学清洗电路37包括并联的第一放电支路371和第二放电支路372，第一放电支路371包括串联连接的第一接触器S1和第一放电电阻R1，第二放电支路372包括串联连接的第二接触器S2和第二放电电阻R2。其中，第一接触器S1与第二接触器S2分别与电池管理系统4连接，以使电池管理系统4根据电堆10的堵塞程度分别控制第一接触器S1或第二接触器S2，以控制电化学清洗的放电电流。

具体的，电池管理系统4可控制外部直流电源36对筒状吸附电极33进行放电，此时，通过离子发生器35的作用，附着于筒状吸附电极33上的副产物经过电化学清洗后进一步消除，并重新转化为液流循环过程中的活性物质。其中，电池管理系统4可以根据电堆10的堵塞程来决定对液流电池1进行电化学清洗的放电程度，并通过第一放电电阻R1、第二放电电阻R2调节放电电流的大小，以达到需要的放电程度。

在本申请一实施方式中，电化学清洗电路37的电流方向以上述产生副产物的电化学反应的逆过程为准，外部直流电源36的正负极不做限定。

在本申请一实施方式中，电池管理系统4还实时监测液流电池1的电解液的活性物质浓度，通过监测液流电池1的电解液内的活性物质的浓度来停止上述电化学清洗过程。

由此，本申请实施例在对超声波清洗下的副产物进行吸附之后，还将吸附的副产物还原成液流电池的活性物质，对电解液起到了净化和重置的作用，避免了液流电池电解液内活性物质的永久性减少。

图5示出了本申请实施例提供的液流电池的清洗装置的具体示例的组成结构示意图。

参考图5，在本申请一实施方式中，液流电池1包括电堆10、储液罐11、阳极循环管路12和阴极循环管路13，储液罐11包括阳极储液罐111和阴极储液罐112，阳极循环管路12包括第一阳极循环管路121和第二阳极循环管路122，阴极循环管路13包括第一阴极循环管路131和第二阴极循环管路132。其中，第一阳极循环管路121包括依次连接的阳极储液罐111、阳极循环泵14以及阳极第一阀门15，阳极储液罐111与电堆10的阳极出液口A1连接，阳极第一阀门15与电堆10的阳极进液口B1连接。第一阴极循环管路131包括依次连接的阴极储液罐112、阴极循环泵16以及阴极第一阀门17，阴极储液罐112与电堆10的阴极出液口A2连接，阴极第一阀门17与电堆10的阴极进液口B2连接。第二阳极循环管路122的一端连接在阳极储液罐111和电堆10的阳极出液口A1之间，另一端连接在阳极循环泵14和阳极第一阀门15之间，第二阳极循环管路122设置有阳极第二阀门18。第二阴极循环管路132的一端连接在阴极储液罐112和电堆10的阴极出液口A2之间，另一端连接在阴极循环泵16和阴极第一阀门17之间，第二阴极循环管路132设置有阴极第二阀门19。

在本申请一实施方式中，液流电池1包括多个单电池，多个单电池的阴极板和阳极板均设置有支点，超声波清洗器2的振荡探头21包括第一振荡探头211和第二振荡探头212，第一振荡探头211与多个单电池的阳极板的支点连接，第二振荡探头212与多个单电池的阴极板的支点连接。过滤器3包括阳极过滤器301和阴极过滤器302；阳极过滤器301设置于第一阳极循环管路121，连接在阳极储液罐111和电堆10的阳极出液口A1之间，阴极过滤器302设置于第一阴极循环管路131，连接在阴极储液罐112和电堆10的阴极出液口A2之间。

在本申请一实施方式中，电堆10的阳极进液口B1设置有第一压力变送器PS1和第一流量传感器FM1，在阳极出液口A1设置有第三压力变送器PS3，在阴极进液口B2设置第二有压力变送器PS2和第二流量传感器FM2，在阴极出液口A2设置有第四压力变送器PS4。其中，压力变送器用于确定电堆10的压损，流量传感器用于确定电堆10的流量，电堆10的流量和压损可以显示液流电池的健康状态是否正常。

在本申请这一实施方式中，超声波清洗器2、阳极过滤器301、阴极过滤器302、任一压力变送器、任一流量传感器以及电堆10均与电池管理系统4（图中未示出）连接。需要说明的是，上述器件以及电堆10与电池管理系统4的连接方式可以参考图1~4中的相关连接方式的描述，在此不再赘述。

具体的，以液流电池1的阳极侧为例，液流电池1的阳极侧循环中，电解液在阳极循环泵14的驱动下经过阳极第一阀门15、电堆10、阳极过滤器301、阳极储液罐111回到阳极循环泵14，为液流电池1阳极侧的主循环。同时，部分电解液从阳极循环泵14经过阳极第二阀门18、阳极过滤器301、阳极储液罐111回到阳极循环泵14，为液流电池1的子循环。

进一步的，电池管理系统4通过监测电堆10的充放电状态，并通过阳极进液口B1的第一压力变送器PS1和阳极出液口A1的第三压力变送器PS3确定电堆10的压损，通过阳极进液口B1的流量传感器监测电堆10的流量，之后根据压损和流量确定电堆10的健康状态。最后，电池管理系统4通过对电堆10的充放电状态和健康状态的监测，在充放电状态衰退和健康状态下降到设定阈值的情况下开启超声波清洗器2，开始对液流电池的清洗过程。

在进行超声波清洗过程中，首先关闭阳极第一阀门15以及阳极第二阀门18，之后打开超声波清洗器2的第一振荡探头211，对电堆10的中心极板的阳极侧的阳极板上的副产物进行剥离。在超声波清洗完成后，打开阳极第一阀门15以及阳极第二阀门18，剥离后的副产物，包括金属化合物或金属枝晶，在液流电池1主循环的带动下，进入阳极过滤器301，并在阳极过滤器301中离子发生器的作用下，永久性地吸附在阳极过滤器301的筒状吸附电极上。之后，阳极过滤器301中的筒状吸附电极和棒状电极连通外部直流电源激活电化清洗功能，进行与液流电池1电堆10中心极板101的阳极侧沉积的副产物的电化学过程的逆过程。其中，阳极侧的副产物包括金属化合物。

在本申请这一实施方式中，液流电池1的阴极侧的液流循环以及清洗过程与阳极侧类似，在此不再赘述。

由此，本申请实施例，使用具有电化学清洗功能的过滤器和超声波清洗器结合的方式对液流电池进行清洗，将电化学清洗方法与物理清洗方法相结合定期地、分阶段地、有效地剥离和清除液流电池在电堆内出现的过多的金属化合物或金属枝晶，可重复、可持续地对液流电池进行清洗，有效地维护和延长了液流电池的生命周期，改善液流电池电堆的充放电状态和健康状态。

基于上述液流电池的清洗装置，本申请实施例还提供了一种液流电池，包括上述液流电池的清洗装置。

需要说明的是，本申请这一实施例的描述，与上述图1至图6任一附图对应的实施例的描述是类似的，具有相似的有益效果，可以根据图1至图6中任一附图的说明而理解，因此不做赘述。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种液流电池的清洗装置，其特征在于，所述装置包括：

超声波清洗器，与电池管理系统和液流电池的电堆连接，用于在开启的状态下对所述液流电池充放电过程中产生在所述电堆内的副产物进行超声波清洗，得到清洗后的副产物；

具有电化学清洗功能的过滤器，连接在所述电堆和所述液流电池的储液罐之间，用于在开启的状态下对所述清洗后的副产物进行吸附和电化学清洗；

所述电池管理系统，与所述电堆、所述超声波清洗器以及所述过滤器连接，用于监测所述液流电池的运行状况，并控制所述超声波清洗器和所述过滤器在所述运行状况示出所述液流电池符合设定条件的情况下开启；

其中，所述过滤器包括：过滤器外壳；过滤器滤芯，设置于所述过滤器外壳的内部；筒状吸附电极，设置于所述过滤器滤芯的内部；棒状电极，设置于所述筒状吸附电极的内部；离子发生器，与所述筒状吸附电极连接；外部直流电源，与所述筒状吸附电极和所述棒状电极连接；所述离子发生器、所述外部直流电源分别与所述电池管理系统连接；

所述过滤器具有第一开启状态和第二开启状态，所述第一开启状态为所述离子发生器开启和所述外部直流电源不开启，所述第二开启状态为所述离子发生器和所述外部直流电源均开启；所述电池管理系统用于在开启所述超声波清洗器的情况下，控制所述过滤器以所述第一开启状态开启，以使所述筒状吸附电极在所述离子发生器的作用下对所述超声波清洗得到的所述清洗后的副产物进行吸附；所述电池管理系统还用于在所述液流电池完成所述超声波清洗的情况下，控制所述过滤器以所述第二开启状态开启，以对所述筒状吸附电极上吸附的所述清洗后的副产物进行电化学清洗。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电堆包括多个单电池，所述单电池包括中心极板，所述中心极板上设置有支点，所述超声波清洗器包括振荡探头，所述振荡探头通过导线与所述中心极板上的支点连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述中心极板包括阳极侧的阳极板和阴极侧的阴极板，所述阳极板和所述阴极板的至少之一设置有支点。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述中心极板上设置有至少一个支点；

所述超声波清洗器包括至少两个振荡探头；

所述至少两个振荡探头与所述中心极板的至少一个支点连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液流电池包括阳极侧和阴极侧，所述阳极侧和所述阴极侧的至少之一设置有所述过滤器。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外部直流电源和所述筒状吸附电极之间设置有电化学清洗电路；

所述电化学清洗电路包括并联的第一放电支路和第二放电支路，所述第一放电支路包括串联连接的第一接触器和第一放电电阻，所述第二放电支路包括串联连接的第二接触器和第二放电电阻；

所述第一接触器与所述第二接触器分别与所述电池管理系统连接，以使所述电池管理系统根据所述电堆的堵塞程度分别控制所述第一接触器或第二接触器，以控制所述过滤器进行电化学清洗的放电电流。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括监测设备，所述监测设备与所述电池管理系统连接；

所述电池管理系统用于通过所述监测设备，确定所述液流电池的运行状况，所述运行状况包括所述液流电池的压损以及流量。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液流电池包括所述电堆、所述储液罐、阳极循环管路和阴极循环管路，所述储液罐包括阳极储液罐和阴极储液罐，所述阳极循环管路包括第一阳极循环管路和第二阳极循环管路，所述阴极循环管路包括第一阴极循环管路和第二阴极循环管路；

所述第一阳极循环管路包括依次连接的所述阳极储液罐、阳极循环泵以及阳极第一阀门，所述阳极储液罐与所述电堆的阳极出液口连接，所述阳极第一阀门与所述电堆的阳极进液口连接；所述第一阴极循环管路包括依次连接的所述阴极储液罐、阴极循环泵以及阴极第一阀门，所述阴极储液罐与所述电堆的阴极出液口连接，所述阴极第一阀门与所述电堆的阴极进液口连接；

所述第二阳极循环管路的一端连接在所述阳极储液罐和所述电堆的阳极出液口之间，另一端连接在所述阳极循环泵和所述阳极第一阀门之间，所述第二阳极循环管路设置有阳极第二阀门；所述第二阴极循环管路的一端连接在所述阴极储液罐和所述电堆的阴极出液口之间，另一端连接在所述阴极循环泵和所述阴极第一阀门之间，所述第二阴极循环管路设置有阴极第二阀门。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述液流电池包括多个单电池，所述多个单电池的阴极板和阳极板设置有支点，所述超声波清洗器的振荡探头包括第一振荡探头和第二振荡探头，所述第一振荡探头与所述多个单电池的阳极板的支点连接，所述第二振荡探头与所述多个单电池的阴极板的支点连接；

所述过滤器包括阳极过滤器和阴极过滤器；所述阳极过滤器设置于所述第一阳极循环管路，连接在所述阳极储液罐和所述电堆的阳极出液口之间，所述阴极过滤器设置于所述第一阴极循环管路，连接在所述阴极储液罐和所述电堆的阴极出液口之间。

10.一种液流电池，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的液流电池的清洗装置。