CN207925586U - 复合式钒液流电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种复合式钒液流电池，包括若干层叠置的电池单元组，一层所述电池单元组包括至少一个电池单元；所述电池单元包括电池组和与所述电池组连通的电解液储罐；相邻的所述电池单元通过连接件连接；且，各所述电池单元设有控制其对应的所述电池组的分控制柜；还设有总控制柜，所有的所述电池单元的所述分控制柜通过电缆连接至所述总控制柜，以进行统一控制。该复合式钒液流电池，由多个电池单元叠置形成，一方面可以保证更多电能的获取，提高能量密度；另外，电池单元叠置，从而可以大幅减少占地面积，有效控制成本。

Description

复合式钒液流电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种复合式钒液流电池。

背景技术

液流电池是一种新型电能储存和高效转化装置，具有蓄电容量大、寿命长、效率高、无毒无害等特点。

其中，钒液流电池是一种典型的液流电池，其主要包括电池组、电解液储罐等。电池组由电极、离子交换膜、双极板、板框PVC(PVC英文全称为：Polyviny chloride resin)等组成。离子交换膜将电堆内部分成两个“半电池”，两个“半电池”用于分别与外部不同电解液形成循环回路。即该电池以电解液中含不同价态的钒离子作为正、负极活性物质，分别装在两个储液罐，通过外接泵将电解液泵入电堆体内的两个“半电池”内部，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动。电解液平行流过电极表面并发生电化学反应，将电解液中的化学能转化为电能，通过双极板收集和传导电流。

但目前的钒液流电池，提供的电能有限，在需要更多电能的前提下，需要大量的场地来容纳更多的钒液流电池，这样会增加较多的成本。

有鉴于此，如何在有效控制成本的前提下，通过钒液流电池获得更多的电能，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种复合式钒液流电池，可以减少占地面积，减少成本。

本实用新型提供的复合式钒液流电池，包括若干层叠置的电池单元组，一层所述电池单元组包括至少一个电池单元；所述电池单元包括电池组和与所述电池组连通的电解液储罐；相邻的所述电池单元通过连接件连接；

且，各所述电池单元设有控制其对应的所述电池组的分控制柜；还设有总控制柜，所有的所述电池单元的所述分控制柜通过电缆连接至所述总控制柜，以进行统一控制。

可选地，还包括消防装置，各所述电池单元的消防装置统一连接控制。

可选地，各所述电池单元均设有控制所述电池组的温控空调，以实现对应所述电池单元的通风散热。

可选地，各所述电池单元配备有对应的换热空调，所述电池单元内设有换热器，所述换热空调设有冷却水管道；

所述电池单元的电解液主管路穿过所述换热器；经所述换热空调冷却的冷却水经所述冷却水管道后进入所述换热器，与所述电解液主管路换热。

可选地，所有的所述换热空调安装于所述复合式钒液流电池的顶部；所述复合式钒液流电池包括冷却水总管，自所述换热空调处延伸至最下层的所述电池单元，所有的所述换热空调的冷却水管道均包裹于所述冷却水总管内，并连通至对应的所述电池单元。

可选地，所述电池单元包括放置所述电池组以及所述电解液储罐的电池箱体；所述电池箱体具体为集装箱，所述连接件为脚座连接器，为标准件。

可选地，至少所述集装箱的两面侧壁设有若干沿所述集装箱长度方向间隔布置的加强筋，所述加强筋两端分别延伸至所述集装箱的箱体顶部和箱体底部。

可选地，各所述电池单元包括两个所述电解液存储罐和一组所述电池组、一个所述分控制柜；

两个所述电解液存储罐横向并排设置形成存储罐组，所述电池组、所述分控制柜与所述存储罐组沿纵向排布；或，

两个所述电解液存储罐、所述电池组依次沿纵向布置，所述分控制柜与所述电池组沿横向并排设置。

本方案提供的复合式钒液流电池，由多个电池单元叠置形成，一方面可以保证更多电能的获取，提高能量密度；另外，电池单元叠置，从而可以大幅减少占地面积，有效控制成本。

尤其是，本方案利用集装箱作为电池单元的电池箱体，使得电池单元的叠置能够更好地实现，连接更为可靠。

附图说明

图1为本实用新型所提供复合式钒液流电池一种具体实施例的示意图；

图2为图1中一个电池单元内部结构的原理图；

图3为另一种实施例中一个电池单元内部结构的原理图；

图4为图1中电池单元的电池箱体示意图；

图1-4中附图标记说明如下：

10、10’电池单元；10a、10a’电解液储罐；10b、10b’电池组；10c、10c’分控制柜；10d、10d’温控空调；100电池箱体；101加强筋；102箱体顶部；103箱体底部；104端门；

20换热空调；201冷却水总管。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型所提供复合式钒液流电池的一种具体实施例的示意图；图2为图1中一个电池单元内部结构的布局原理图；图3为另一种实施例中一个电池单元内部结构的布局原理图。

本实施例提供的复合式钒液流电池，包括若干层叠置的电池单元组，这里的若干指的是至少两层；另外，一层电池单元组包括至少一个电池单元10。图1中，一层电池单元组包括三个电池单元10，共叠置四层电池单元组。

请继续参考图2，图2示出一个电池单元10的内部结构，电池单元10包括电池组10b和与电池组10b连通的电解液储罐10a，显然，本实施例中提供的是钒液流电池，所以电解液存储罐存储的电解液包含钒物质。基于现有的钒液流电池的工作原理，共包括两个电解液储罐10a，分别与电池组10b的正极、负极形成回路，电离形成所需的正负离子。该电池单元10与已有的钒液流电池工作原理相同，本文不赘述。

图2中，每个电池单元10包括电池箱体100，即整个电池单元10的外壳，电池箱体100中置有两个电解液储罐10a和一组电池组10b、一个分控制柜10c。两个电解液存储罐10a、电池组10b依次沿纵向布置(电池箱体100的长度方向)，分控制柜10c与电池组10b沿横向并排设置，设于电池组10b的侧面。如图4所示，图4为图1中电池单元10的电池箱体100示意图。

另外，如图3所示，两个电解液储罐10a’横向并排设置形成存储罐组，电池组10b’、分控制柜10c’与所述存储罐组沿纵向排布。本实施例中，组成复合式钒液流电池的电池单元可以是图2所示的电池单元10，也可以是图3中所示的电池单元10’。可以理解，图2、3中，示出有承托电池组和电解液储罐等的外壳状部件，但这仅仅是布局的示意，在实际装入电池箱体100(如图4所示的集装箱)内时，可以没有外壳状部件，而是仅仅将电池组、电解液储罐、分控制柜装入电池箱体内，温控空调10d、10d’可以装在电池箱体100的内壁。

需要说明的是，为了形成复合式钒液流电池，电池单元10、10’叠置后，上、下、左、右相邻的电池箱体100通过连接件连接，以形成整体。

本实施例中，电池箱体100具体是集装箱，如图4所示，集装箱具有较好的强度和容纳空间，属于标准件，易于运输安置，其端部设有端门104(图4右端)，便于启闭，可以对内部的电池组10b等进行装卸、调试、维修等操作。当电池箱体100采用集装箱时，相邻的电池箱体100之间可以采用脚座连接器与集装箱上的脚座连接。

集装箱的端角设有脚座，脚座设有连接通孔，脚座连接器的两端具有连接头，两端的连接头分别插入两个集装箱的对应脚座的连接通孔，从而实现相邻电池单元10的电池箱体100的连接定位，形成所需的整体的复合式钒液流电池。当然，电池箱体100并不限于集装箱，也可以是其他具备容纳功能的电池外壳体，连接件也不限于脚座连接器，可以是销轴组件、螺栓组件等机械连接结构。

此外，请继续参考图2或图3，每个电池单元10还设有控制其对应的电池组10b的分控制柜10c，而且，整个复合式钒液流电池的所有电池单元10的分控制柜10c，均通过电缆连接到总控制柜(图中未示出)，以实现统一控制。即，每个电池单元10可以由分控制柜10c单独控制，实现独立工作；用户也可以根据实际需求，由总控制柜对所有的分控制柜10c进行统一控制。

另外，作为进一步的方案，复合式钒液流电池还配设消防装置(图中未示出)，即能够喷射消防气体以消除火情的装置。各电池单元10的消防装置可以通过电缆统一连接，以对所有的电池单元10的消防装置统一控制。例如根据可能发生的火灾隐患或者已经发生的火情，同时启闭全部或部分的消防装置。可知，设置消防装置能够提高复合式钒液流电池的安全性。

此外，每个电池单元10装设电池组10b的位置还设有温控空调10d，该温控空调10d主要是根据温度实现一定的通风散热作用，以调节对应于电池组10b的电池箱体100内的环境温度，防止温度过高或过低，造成电解液结晶析出。

作为优选的方案，本实施例中的复合式钒液流电池，还包括换热空调20，换热空调20控制单层电池单元10的温度。如图1所示，四层电池单元10，共设置四台换热空调20，每台换热空调20负责一层电池单元10。如图1所示，四台换热空调20设于复合式钒液流电池的顶部，并且每个换热空调10均设置冷却水管道(通常是两条，一条出水、一条回水，形成循环)，冷却水管道从顶部的换热空调20位置向下延伸，至对应的电池单元10。

电池单元10内设有换热器(图中未示出)，经换热空调20换热后的冷却水由冷却水管道201向电池单元10内的换热器输送，电池单元10内的电解液储罐10a的电解液主管路穿过所述换热器，从而与冷却水进行热交换，将电池运行过程中电解液产生的大量的热通过冷却水带走，保证电解液在合适的温度下正常工作。图1中，还设有冷却水总管201，所有的所述换热空调20的冷却水管道均包裹于冷却水总管201内，并连通至对应的所述电池单元10。一根冷却水总管201将所有的冷却水管道包裹起来，使得结构紧凑，外观更加美观，也起到保护冷却水管道的作用。冷却水管道自上向下地延伸有利于冷却水快速地流动至电池单元10的换热器中，实现电解液的快速降温散热。

请继续参考图4，图4中，在集装箱的两面侧壁设置若干加强筋101。若干加强筋101沿集装箱长度方向间隔布置，且加强筋101两端分别延伸至集装箱的箱体顶部102和箱体底部103。由于本方案的目的是堆叠形成复合式钒液流电池，集装箱必然承载一定的重量，设置加强筋101可以保证电池单元10的可靠性。可以理解，除了集装箱两面侧壁，其他位置也可以设置加强筋101，例如箱体顶部102、两端等。

综上，本方案提供的复合式钒液流电池，由多个电池单元10叠置形成，一方面可以保证更多电能的获取，提高能量密度；另外，电池单元10叠置，可以大幅减少占地面积，有效控制成本。尤其是，本方案利用集装箱作为电池单元10的电池箱体100，使得电池单元10的叠置能够更好地实现，连接更为可靠。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.复合式钒液流电池，其特征在于，包括若干层叠置的电池单元组，一层所述电池单元组包括至少一个电池单元(10、10’)；所述电池单元(10、10’)包括电池组(10b、10b’)和与所述电池组(10b、10b’)连通的电解液储罐(10a、10a’)；相邻的所述电池单元(10、10’)通过连接件连接；

且，各所述电池单元(10、10’)设有控制其对应的所述电池组(10b、10b’)的分控制柜(10c、10c’)；还设有总控制柜，所有的所述电池单元(10、10’)的所述分控制柜通过电缆连接至所述总控制柜，以进行统一控制。

2.如权利要求1所述的复合式钒液流电池，其特征在于，还包括消防装置，各所述电池单元(10、10’)的消防装置统一连接控制。

3.如权利要求1所述的复合式钒液流电池，其特征在于，各所述电池单元(10、10’)均设有控制所述电池组(10b、10b’)的温控空调(10d、10d’)，以实现对应所述电池单元(10、10’)的通风散热。

4.如权利要求1所述的复合式钒液流电池，其特征在于，各所述电池单元(10、10’)配备有对应的换热空调(20)，所述电池单元(10、10’)内设有换热器，所述换热空调(20)设有冷却水管道；

所述电池单元(10、10’)的电解液主管路穿过所述换热器；经所述换热空调(20)冷却的冷却水经所述冷却水管道后进入所述换热器，与所述电解液主管路换热。

5.如权利要求4所述的复合式钒液流电池，其特征在于，所有的所述换热空调(20)安装于所述复合式钒液流电池的顶部；所述复合式钒液流电池包括冷却水总管(201)，自所述换热空调(20)处延伸至最下层的所述电池单元(10、10’)，所有的所述换热空调(20)的冷却水管道均包裹于所述冷却水总管(201)内，并连通至对应的所述电池单元(10、10’)。

6.如权利要求1-5任一项所述的复合式钒液流电池，其特征在于，所述电池单元(10、10’)包括放置所述电池组(10b、10b’)以及所述电解液储罐(10a、10a’)的电池箱体(100)；所述电池箱体(100)具体为集装箱，所述连接件为脚座连接器。

7.如权利要求6所述的复合式钒液流电池，其特征在于，至少所述集装箱的两面侧壁设有若干沿所述集装箱长度方向间隔布置的加强筋(101)，所述加强筋(101)两端分别延伸至所述集装箱的箱体顶部(102)和箱体底部(103)。

8.如权利要求6所述的复合式钒液流电池，其特征在于，各所述电池单元(10、10’)包括两个所述电解液存储罐(10a、10a’)和一组所述电池组(10b、10b’)、一个所述分控制柜(10c、10c’)；

两个所述电解液存储罐(10a、10a’)横向并排设置形成存储罐组，所述电池组(10b、10b’)、所述分控制柜(10c、10c’)与所述存储罐组沿纵向排布；或，

两个所述电解液存储罐(10a、10a’)、所述电池组(10b、10b’)依次沿纵向布置，所述分控制柜(10c、10c’)与所述电池组(10b、10b’)沿横向并排设置。