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1、(10)申请公布号 CN 102780018 A (43)申请公布日 2012.11.14 C N 1 0 2 7 8 0 0 1 8 A *CN102780018A* (21)申请号 201210286862.6 (22)申请日 2012.08.13 H01M 8/04(2006.01) H01M 8/20(2006.01) (71)申请人北京百能汇通科技股份有限公司 地址 100176 北京市大兴区经济技术开发区 宏达北路10号5层5125室 (72)发明人孟琳 刘学军 陆克 张祺 (74)专利代理机构北京联创佳为专利事务所 (普通合伙) 11362 代理人郭防 (54) 发明名称 一体化。
2、储液罐及新型锌溴液流电池 (57) 摘要 本发明公开了一种一体化储液罐的结构、制 作方法及新型锌溴液流电池，所述新型锌溴液流 电池包括储液罐1，供液泵A2，供液泵B3，正极管 路系统41，负极管路系统42，电堆5，正极回流管 71，负极回流管72，储液罐1分别与供液泵A2、供 液泵B3、正极回流管71和负极回流管72连接，电 堆5分别与正极管路系统41、负极管路系统42、正 极回流管71和负极回流管72连接，供液泵B3与 正极管路系统41连接，供液泵A2分别与正极管 路系统41和负极管路系统42连接。本发明正负 极回到相同的储液罐1内，从根本上解决迁移的 问题；系统简单，故障率低；使用相同的供。
3、液泵供 液，平衡了正负极管路系统两侧的压力，降低了材 料的变形率。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书8页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种一体化储液罐，其特征在于，包括：罐体（10）、供溴管路（8）、总回流管（7）和供 液管（4），供溴管路（8）的一端贯穿于罐体（10）的侧壁并位于罐体（10）内，总回流管（7）和 供液管（4）的一端贯穿于罐体（10）的顶部并位于罐体（10）底部的上方。 2.根据权利要求1所述的一体化储液罐，其特征在于，所述的罐体（10）内还设有折流 板（。
4、11）和底板（12），底板（12）的一端与罐体（10）底面靠近供溴管路（8）的一侧连接并且 底板（12）与罐体（10）底面的夹角为510；折流板（11）设于底板（12）与供液管（4） 之间，总回流管（7）的一端贯穿于折流板（11）且位于底板（12）的上方，折流板（11）与水平 面的夹角为030，折流板（11）距离水平面较近的一端设有溢流孔（9）。 3.根据权利要求2所述的一体化储液罐，其特征在于，所述的折流板（11）与水平面的 夹角为5，底板（12）与罐体（10）底面的夹角为5。 4.根据权利要求2或3所述的一体化储液罐，其特征在于，所述折流板（11）的数量为 至少一层，当折流板（11）的数量。
5、大于一层时，任意相邻的两层折流板（11）围成一个梯形空 腔。 5.根据权利要求2或3所述的一体化储液罐，其特征在于，所述的溢流孔（9）两侧还设 有磁性材料。 6.根据权利要求1、2、3或5所述的一体化储液罐，其特征在于，所述的总回流管（7）设 于罐体（10）上距离供溴管路（8）较近的一侧。 7.利用权利要求16任一所述的一体化储液罐制作成的新型锌溴液流电池，其特征 在于，包括储液罐（1）、供液泵A（2）、供液泵B（3）、正极管路系统（41）、负极管路系统（42）、 电堆（5）、正极回流管（71）和负极回流管（72），储液罐（1）分别与供液泵A（2）、供液泵B （3）、正极回流管（71）和负极回。
6、流管（72）连接，电堆（5）分别与正极管路系统（41）、负极管 路系统（42）、正极回流管（71）和负极回流管（72）连接，供液泵B（3）与正极管路系统（41） 连接，供液泵A（2）分别与正极管路系统（41）和负极管路系统（42）连接。 8.根据权利要求7所述的新型锌溴液流电池，其特征在于，所述的储液罐（1）中，供溴 管路（8）的一端贯穿于罐体（10）的侧壁并位于罐体（10）内，另一端与供液泵B（3）连接， 总回流管（7）的一端贯穿于罐体（10）的顶部并且设于罐体（10）底部的上方，另一端分别与 正极回流管（71）和负极回流管（72）连接，供液管（4）的一端贯穿于罐体（10）的顶部并且 设于罐。
7、体（10）底部的上方，另一端与供液泵A（2）连接。 9.根据权利要求7或8所述的新型锌溴液流电池，其特征在于，还包括：换热系统，所 述的换热系统包括：换热器（61）和冷却器（62），冷却器（62）与换热器（61）连接，换热器 （61）与正极回流管（71）、负极回流管（72）或储液罐（1）连接。 10.根据权利要求9所述的新型锌溴液流电池，其特征在于，所述的冷却器（62）与换热 器（61）连接，换热器（61）与储液罐（1）连接。 权 利 要 求 书CN 102780018 A 1/8页 3 一体化储液罐及新型锌溴液流电池 技术领域 0001 本发明涉及一种一体化储液罐及新型锌溴液流电池，属于液流。
8、电池领域。 背景技术 0002 随着全球环境的不断恶化和人们对环境问题的重视，开发新型的环境友好的清洁 能源迫在眉睫，氧化还原液流电池(Redox flow battery)是近年来兴起的一种储能系统， 它兼有普通电池和燃料电池的性能，有工作寿命和储存寿命长，快速充放电、放电深度性能 好等优点，同时密闭的循环体系避开了与外界接触，避免了对环境的污染，电极材料不必使 用贵重的金属催化剂等。因此，实现规模化高效储能，加快经济发展，开发研制氧化还原液 流电池意义重大。 0003 锌溴氧化还原液流电池是氧化还原液流电池的一种，电解液为溴化锌水溶液，充 电过程中，锌以金属形态沉积在电极表面，溴形成油状络。
9、合物，贮存于正极电解液的底部。 锌溴液流电池理论开路电压1.82V，总效率为75%，理论能量密度430Wh/kg，电池可以100% 深度放电数千次，与铅酸电池相比，具有较高的能量密度和功率密度以及优越的循环充放 电性能。锌溴电池在近常温下工作，不需要复杂的热控制系统，且原材料成本低廉，使它成 为大规模储能电池的选择之一。 0004 锌溴液流电池也存在着一些技术问题，如电池使用微孔隔膜，电池运行过程中，电 解液发生迁移，导致正负极电解液不匹配，影响电池性能。在迁移量较大时，高位侧电解液 液位上升至储液罐口处，由于压力可能造成密封失效而使得电解液泄露；低位侧因供液泵 的吸程增加，可能导致泵过载而损。
10、坏。因此，电解液迁移问题对电池寿命也有严重的影响。 0005 造成电解液迁移的原因很多，典型的，如： 0006 1、正负极管路内的压差； 0007 2、隔膜中两侧浓度差带来的迁移； 0008 3、离子移动时携带水量不同造成的迁移。 0009 传统的做法是通过两侧泵调频，改变两侧供液压力，从而达到调节液位的目的。但 是该方法存在以下缺点： 0010 1.系统复杂，故障率高； 0011 2.调节过程中人为改变泵压力，对电池性能有一定影响； 0012 3.电解液通过人为制造正负极压差调节，会增加材料变形率； 0013 4.调节时受工况限制，有可能无法实现； 0014 5.为制造压差，需要额外的能量，。
11、使得系统效率降低。 发明内容 0015 本发明的目的在于，提供一种一体化储液罐的结构、制作方法及新型锌溴液流电 池，它可以有效解决现有技术中存在的问题，特别是电解液迁移，导致正负极电解液匹配不 均匀，影响电池的性能和寿命的问题。 说 明 书CN 102780018 A 2/8页 4 0016 为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种一体化储液罐，包括：罐 体、供溴管路、总回流管和供液管，供溴管路的一端贯穿于罐体的侧壁并位于罐体内，总回 流管和供液管的一端贯穿于罐体的顶部并位于罐体底部的上方。 0017 前述的一体化储液罐中，所述的罐体内还设有折流板和底板，底板的一端与罐体 底面靠近供。
12、溴管路的一侧连接并且底板与罐体底面的夹角为510；折流板设于底板 与供液管之间，总回流管的一端贯穿于折流板且位于底板的上方，折流板与水平面的夹角 为030，折流板距离水平面较近的一端设有溢流孔；当折流板与水平面的夹角为0 时，溢流孔设于折流板的任意一端均可，从而可以有效防止正负极电解液在一体化储液罐 中产生的自放电现象，提高应用该一体化储液罐制作成的液流电池的性能和使用寿命。 0018 上述一体化储液罐中，折流板和底板与罐体底部之间的角度越大，对被分选出的 高密度相回流效果越明显，但相应的竖直方向的速度分量也越大，对罐体容积和重量也会 有一定的影响。折流板起增加电解液在储液罐中流径的作用，同时。
13、对被重力分选出的高密 度相有回流导向的作用。 0019 所述的溢流孔，可以对上层电解液进行补偿，即上层清液被抽走，经电极表面发生 化学反应后，由总回流管回流到储液罐底部附近，造成底部附近压力升高，电解液由下层向 上层流动。 0020 前述的一体化储液罐中，所述的折流板与水平面的夹角为5，底板与罐体底面的 夹角为5，从而使得被分选出的高密度相的回流效果、竖直方向的速度分量、罐体容积和 重量的综合效果最好。 0021 前述的一体化储液罐中，所述折流板的数量为至少一层，当折流板的数量大于一 层时，任意相邻的两层折流板围成一个梯形空腔，从而可以进一步提高溴分选的效果。 0022 前述的一体化储液罐中，。
14、梯形空腔的窄端设于罐体上靠近供溴管路的一侧，从而 使得电解液的流径最长，对溴单质、络合溴与电解液清液的分离效果最好。 0023 前述的一体化储液罐中，所述的溢流孔两侧还设有磁性材料，利用磁场产生正协 同效应，可以辅助提高分选效果而且不额外耗量。 0024 所述的磁性材料为一般永磁体，如磁铁，其磁场强度小于等于1T；若磁性材料的 磁场强度大于1T时，则磁场作为辅助分选结构，不但不能使分选效果提高，反而还增加了 成本和重量；另外，若磁性材料的磁场强度大于1T，磁场强度过大，可能对罐外的电子元件 （如传感器）和设备（如泵）造成影响。 0025 优选的，磁性材料的磁场强度小于等于3000高斯。 002。
15、6 所述的磁性材料被塑料包裹，从而防止磁性材料被腐蚀。 0027 所述的溢流孔占折流板宽度的50%，如果溢流孔过小，则液体通过溢流孔时可能会 带来较大的流速变化，从而影响分选效果，而且还可能会增加能量消耗；如果溢流孔过大， 则磁性材料的辅助分选效果会下降。 0028 前述的一体化储液罐中，所述的总回流管设于罐体上距离供溴管路较近的一侧， 由于供溴管路位于罐体侧壁的最低端，属于溴富集区，在充电过程中，正极产生的溴会随总 回流管直接回流到这一区域，减少与电解液的对流，提高分选效果；放电时，总回流管内液 体从管路排出时，本身具有一定的流速，该流速可以使得溴富集区的“纯溴”发生扰动，通过 供溴管路抽取。
16、溴混合溶液，有助于溴在电极液中进行分散，同时降低供溴管路的压力，降低 说 明 书CN 102780018 A 3/8页 5 泵耗，提高电池寿命；此外，放电过程中未反应完全的溴以最短路径回到溴富集区，减少对 流，进一步提高了分选效果。 0029 一种一体化储液罐的制作方法，采用板材热熔焊接、吹塑或滚塑等方法制作而成， 其中具体涉及的工艺参数根据板材材料而定。 0030 利用前述的一体化储液罐制作成的新型锌溴液流电池，包括储液罐、供液泵A、供 液泵B、正极管路系统、负极管路系统、电堆、正极回流管和负极回流管，储液罐分别与供液 泵A、供液泵B、正极回流管和负极回流管连接，电堆分别与正极管路系统、负极。
17、管路系统、 正极回流管和负极回流管连接，供液泵B与正极管路系统连接，供液泵A分别与正极管路系 统和负极管路系统连接。 0031 前述的新型锌溴液流电池中，所述的储液罐中，供溴管路的一端贯穿于罐体的侧 壁并位于罐体内，另一端与供液泵B连接，总回流管的一端贯穿于罐体的顶部并且设于罐 体底部的上方，另一端分别与正极回流管和负极回流管连接，供液管的一端贯穿于罐体的 顶部并且设于罐体底部的上方，另一端与供液泵A连接，供液泵B在充电时停止工作，在放 电时启动，降低系统能耗和自放电量，从而提高了锌溴液流电池的工作效率；反应后的正负 极电解液会流于总回流管后回流至一体化储液罐，从根本上解决了电解液迁移的问题；。
18、电 解液从同一个泵（供液泵A）泵出，分流至正负极，由于分流侧的管路压力是相同的，因而减 小了正负极总压差。 0032 前述的新型锌溴液流电池中，还包括：换热系统，所述的换热系统包括：换热器和 冷却器，冷却器与换热器连接，换热器与正极回流管、负极回流管或储液罐连接，换热器吸 收热量后，在冷却器放出，从而可以有效降低电解液的温度。 0033 前述的新型锌溴液流电池中，所述的冷却器与换热器连接，换热器与储液罐连接， 从而使得对电解液的降温效果达到最好。 0034 与现有技术相比，本发明具有以下优点： 0035 1.设计了一体化储液罐，使得正负极电解液回到相同的储罐内，再被泵出，从根本 上解决了电解液。
19、迁移的问题； 0036 2.通过设计折流板、底板及折流板上的溢流孔，从而可以利用重力分选使得溴单 质、络合溴与电解液清液进行分离，此外，将折流板设计为至少一层，当大于一层时，任意相 邻的两层折流板围成一个梯形空腔及在溢流孔的两侧设置磁性材料，抵消或削减竖直向上 （与重力方向相反）的速度分量，使得流体沿着折流板的区域缓慢流动，从而可以增加Br 3 - 的 滞留时间，进一步增强了重力分选的效果；整个分选过程中不仅无需额外耗能，而且还可以 有效防止正负极电解液在一体化储液罐中产生的自放电现象，提高应用该一体化储液罐制 作成的液流电池的性能和使用寿命； 0037 3.无需电解液匹配、正负极压力匹配等管。
20、理，因而简化了系统，降低了系统的故障 率； 0038 4.与传统储液罐相比，本发明所设计的储液罐结构简单、尺寸小、重量轻，能有效 降低电解液泄漏的危险，同时提高系统的能量密度；另外，传统的储液罐为两罐结构，本发 明中的一体化储液罐为单罐，使用的材料更少，空间利用率更高，同时密封区域的面积也相 应减少； 0039 5.使用同一供液泵（供液泵A）给正负极供液，平衡了两侧压力，降低了材料的变 说 明 书CN 102780018 A 4/8页 6 形概率，同时提高了锌溴液流电池的寿命； 0040 6.供液泵B在电池充电时停止工作，电池放电时启动，降低了锌溴液流电池的系 统能耗和自放电量，提高了锌溴液流。
21、电池的能量效率； 0041 7.当供液泵B将罐体底部的溴络合物泵入到正极管路系统后，溴络合物和上层的 电解液清液在管路系统内部由于液体流速的作用而自然混匀，然后进入电堆，与传统技术 相比，本发明节约了在供液泵B后端加入的起混合功能的设备，如搅拌器等，从而简化了电 池系统的结构，节约了成本； 0042 8.换热系统的冷却器与换热器连接，换热器与储液罐连接，由于储罐内的电解液 状态稳定，基本不受流动影响，而且储罐内电解液总热容较大，温度变化慢，容易控制，另 外，可通过改变换热器内冷流体温度和流速，改变系统换热量，按照换热要求达到最高能效 点，而不影响电池系统的性能稳定，因此，换热器与储罐直接连接产。
22、生的换热降温效果是最 佳的。 附图说明 0043 图1是新型锌溴液流电池的结构示意图； 0044 图2是一体化储液罐的结构示意图； 0045 图3是一体化储液罐的剖面图； 0046 图4是折流板的俯视图； 0047 图5是磁性材料的位置示意图； 0048 图6是25、2.5M的电解液中测得Br 3 - 浓度示意图。 0049 附图标记：1-储液罐，2-供液泵A，3-供液泵B，41-正极管路系统，42-负极管路 系统，4-供液管，5-电堆，61-换热器，62-冷却器，71-正极回流管，72-负极回流管，7-总回 流管，8-供溴管路，9-溢流孔，10-罐体，11-折流板，12-底板。 0050 下。
23、面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。 具体实施方式 0051 实施例1：一种一体化储液罐，如图2所示，包括：罐体10、供溴管路8、总回流管7 和供液管4，供溴管路8的一端贯穿于罐体10的侧壁并位于罐体10内，总回流管7和供液 管4的一端贯穿于罐体10的顶部并位于罐体10底部的上方。 0052 实施例2：一种一体化储液罐，如图2所示，包括：罐体10、供溴管路8、总回流管7 和供液管4，供溴管路8的一端贯穿于罐体10的侧壁并位于罐体10内，总回流管7和供液 管4的一端贯穿于罐体10的顶部并位于罐体10底部的上方。所述的罐体10内还设有折 流板11和底板12（如图3所示），底板12的一端。
24、与罐体10底面靠近供溴管路8的一侧连 接并且底板12与罐体10底面的夹角为5；折流板11设于底板12与供液管4之间，总回 流管7的一端贯穿于折流板11且位于底板12的上方，折流板11与水平面的夹角为5，折 流板11距离水平面较近的一端设有溢流孔9（如图4所示）。 0053 实施例3：一种一体化储液罐，包括：罐体10、供溴管路8、总回流管7和供液管4， 供溴管路8的一端贯穿于罐体10的侧壁并位于罐体10内，总回流管7和供液管4的一端 贯穿于罐体10的顶部并位于罐体10底部的上方。所述的罐体10内还设有折流板11和底 说 明 书CN 102780018 A 5/8页 7 板12，底板12的一端与罐。
25、体10底面靠近供溴管路8的一侧连接并且底板12与罐体10底 面的夹角为5；折流板11设于底板12与供液管4之间，总回流管7的一端贯穿于折流板 11且位于底板12的上方，折流板11与水平面的夹角为5，折流板11距离水平面较近的 一端设有溢流孔9。所述的溢流孔9两侧还设有磁性材料（如图5所示）。 0054 实施例4：一种一体化储液罐，如图2所示，包括：罐体10、供溴管路8、总回流管7 和供液管4，供溴管路8的一端贯穿于罐体10的侧壁并位于罐体10内，总回流管7和供液 管4的一端贯穿于罐体10的顶部并位于罐体10底部的上方。所述的罐体10内还设有折 流板11和底板12（如图3所示），底板12的一端与。
26、罐体10底面靠近供溴管路8的一侧连 接并且底板12与罐体10底面的夹角为10；折流板11设于底板12与供液管4之间，总回 流管7的一端贯穿于折流板11且位于底板12的上方，折流板11与水平面的夹角为30， 折流板11距离水平面较近的一端设有溢流孔9（如图4所示）。所述折流板11的数量大于 一层，任意相邻的两层折流板11围成一个梯形空腔。 0055 实施例5：一种一体化储液罐，如图2所示，包括：罐体10、供溴管路8、总回流管7 和供液管4，供溴管路8的一端贯穿于罐体10的侧壁并位于罐体10内，总回流管7和供液 管4的一端贯穿于罐体10的顶部并位于罐体10底部的上方。所述的总回流管7设于罐体 10。
27、上距离供溴管路8较近的一侧。 0056 实施例6：一种一体化储液罐，包括：罐体10、供溴管路8、总回流管7和供液管4， 供溴管路8的一端贯穿于罐体10的侧壁并位于罐体10内，总回流管7和供液管4的一端 贯穿于罐体10的顶部并位于罐体10底部的上方。所述的罐体10内还设有折流板11和底 板12，底板12的一端与罐体10底面靠近供溴管路8的一侧连接并且底板12与罐体10底 面的夹角为5；折流板11设于底板12与供液管4之间，总回流管7的一端贯穿于折流板 11且位于底板12的上方，折流板11与水平面的夹角为0，折流板11的任意一端设有溢 流孔9。所述的总回流管7设于罐体10上距离供溴管路8较近的一侧。
28、。 0057 实施例7：一种一体化储液罐，包括：罐体10、供溴管路8、总回流管7和供液管4， 供溴管路8的一端贯穿于罐体10的侧壁并位于罐体10内，总回流管7和供液管4的一端 贯穿于罐体10的顶部并位于罐体10底部的上方。所述的罐体10内还设有折流板11和底 板12，底板12的一端与罐体10底面靠近供溴管路8的一侧连接并且底板12与罐体10底 面的夹角为5；折流板11设于底板12与供液管4之间，总回流管7的一端贯穿于折流板 11且位于底板12的上方，折流板11与水平面的夹角为5，折流板11距离水平面较近的 一端设有溢流孔9。所述折流板11的数量为一层。 0058 实施例8：利用实施例16任一所。
29、述的一体化储液罐制作成的新型锌溴液流电 池，如图1所示，包括储液罐1、供液泵A2、供液泵B3、正极管路系统41、负极管路系统42、 电堆5、正极回流管71和负极回流管72，储液罐1分别与供液泵A2、供液泵B3、正极回流管 71和负极回流管72连接，电堆5分别与正极管路系统41、负极管路系统42、正极回流管71 和负极回流管72连接，供液泵B3与正极管路系统41连接，供液泵A2分别与正极管路系统 41和负极管路系统42连接。 0059 实施例9：利用实施例16任一所述的一体化储液罐制作成的新型锌溴液流电 池，如图1所示，包括储液罐1、供液泵A2、供液泵B3、正极管路系统41、负极管路系统42、 。
30、电堆5、正极回流管71和负极回流管72，储液罐1分别与供液泵A2、供液泵B3、正极回流管 说 明 书CN 102780018 A 6/8页 8 71和负极回流管72连接，电堆5分别与正极管路系统41、负极管路系统42、正极回流管71 和负极回流管72连接，供液泵B3与正极管路系统41连接，供液泵A2分别与正极管路系统 41和负极管路系统42连接。所述的储液罐1中，供溴管路8的一端贯穿于罐体10的侧壁 并位于罐体10内，另一端与供液泵B3连接，总回流管7的一端贯穿于罐体10的顶部并且 设于罐体10底部的上方，另一端分别与正极回流管71和负极回流管72连接，供液管4的 一端贯穿于罐体10的顶部并且。
31、设于罐体10底部的上方，另一端与供液泵A2连接。 0060 实施例10：利用实施例16任一所述的一体化储液罐制作成的新型锌溴液流电 池，如图1所示，包括储液罐1、供液泵A2、供液泵B3、正极管路系统41、负极管路系统42、电 堆5、正极回流管71和负极回流管72，储液罐1分别与供液泵A2、供液泵B3、正极回流管71 和负极回流管72连接，电堆5分别与正极管路系统41、负极管路系统42、正极回流管71和 负极回流管72连接，供液泵B3与正极管路系统41连接，供液泵A2分别与正极管路系统41 和负极管路系统42连接。所述的储液罐1中，供溴管路8的一端贯穿于罐体10的侧壁并 位于罐体10内，另一端与。
32、供液泵B3连接，总回流管7的一端贯穿于罐体10的顶部并且设 于罐体10底部的上方，另一端分别与正极回流管71和负极回流管72连接，供液管4的一 端贯穿于罐体10的顶部并且设于罐体10底部的上方，另一端与供液泵A2连接。还包括： 换热系统，所述的换热系统包括：换热器61和冷却器62，冷却器62与换热器61连接，换热 器61与正极回流管71连接。 0061 实施例11：一种一体化储液罐，如图2所示，包括：罐体10、供溴管路8、总回流管 7和供液管4，供溴管路8的一端贯穿于罐体10的侧壁并位于罐体10内，总回流管7和供 液管4的一端贯穿于罐体10的顶部并位于罐体10底部的上方。所述的罐体10内还设有。
33、 折流板11和底板12（如图3所示），底板12的一端与罐体10底面靠近供溴管路8的一侧 连接并且底板12与罐体10底面的夹角为5；折流板11设于底板12与供液管4之间，总 回流管7的一端贯穿于折流板11且位于底板12的上方，折流板11与水平面的夹角为5， 折流板11距离水平面较近的一端设有溢流孔9（如图4所示）。所述折流板11的数量为两 层，两层折流板11围成一个梯形空腔。所述的溢流孔9两侧还设有磁性材料（如图5所示）。 所述的总回流管7设于罐体10上距离供溴管路8较近的一侧。 0062 利用上述的一体化储液罐制作成的新型锌溴液流电池，如图1所示，包括储液罐 1、供液泵A2、供液泵B3、正极管。
34、路系统41、负极管路系统42、电堆5、正极回流管71和负极 回流管72，储液罐1分别与供液泵A2、供液泵B3、正极回流管71和负极回流管72连接，电 堆5分别与正极管路系统41、负极管路系统42、正极回流管71和负极回流管72连接，供液 泵B3与正极管路系统41连接，供液泵A2分别与正极管路系统41和负极管路系统42连接。 所述的储液罐1中，供溴管路8的一端贯穿于罐体10的侧壁并位于罐体10内，另一端与供 液泵B3连接，总回流管7的一端贯穿于罐体10的顶部并且设于罐体10底部的上方，另一 端分别与正极回流管71和负极回流管72连接，供液管4的一端贯穿于罐体10的顶部并且 设于罐体10底部的上方。
35、，另一端与供液泵A2连接。还包括：换热系统，所述的换热系统包 括：换热器61和冷却器62，冷却器62与换热器61连接，换热器61与储液罐1连接。 0063 上述实施例10和实施例11中，所述的换热系统包括：换热器61和冷却器62，冷 却器62与换热器61连接，换热器61还可以与负极回流管72连接。 0064 本发明的一种实施例的工作原理：锌溴液流电池在工作时，正负极在电极表面发 说 明 书CN 102780018 A 7/8页 9 生的反应分别是： 0065 正极：Br 2 +2e - 2Br - 0066 负极：Zn-2e - Zn 2+ 0067 总反应：Zn+Br 2 Zn 2+ +2B。
36、r - 0068 在运转过程中，应该保证由供液管4抽出的电解液中，Br 2 的浓度最小。影响溴浓 度的有三个因素： 0069 1、溶解在电解液清液相中Br 2 ； 0070 2、由于流动悬浮在电解液清液相中的溴络合物 0071 3、Br 3 - 。 0072 在体系中，存在着反应： 0073 0074 该反应因此在常温下可以自发进行。 0075 由于Br 2 在水中的溶解度较小，溴络合物和和清液相不相溶，且与清液相有较大的 密度差，因此对自放电的影响有限。Br 3 - 是以离子的形态存在于电解液当中，具有良好的溶 解性，因此，是导致锌溴液流电池自放电的重要原因之一。如图6所示，随电池荷电状态变。
37、 化，Br 3 - 离子浓度如曲线所示，在25下2.5M ZnBr 2 电解液中，在电池充放电过程中，Br 3 - 离 子浓度最高可达到1.4mol/L，高浓度的Br 3 - 离子进入负极，将会对负极表面锌沉积层造成 腐蚀，从而导致比较严重的自放电。 0076 图1所示为本方案中锌溴液流电池的结构示意图，其工作原理是，电解液由供液 泵A2从储液管1中泵出，分流进入正极电解液管路系统41和负极电解液管路系统42，然 后分别进入电堆5的正负极，发生电化学反应后，分别从正极回流管71和负极回流管72流 出，汇总至总回流管7后，返回储液罐5。系统中有换热系统，包括换热器61和冷却器62， 图1中所标位。
38、置为给负极电解液换热，同样的，换热系统可安装在正极管路系统71处，或直 接给储液罐1换热。图1所标注结构为本发明典型的液流电池结构，所有传感器及控制部 分未标出。 0077 图2、图3为储液罐1的结构示意图，包括罐体10、供溴管路8、总回流管7和供液 管4，罐体10内还设有折流板11和底板12，折流板11的距离罐体10底部较近的一端还设 有溢流孔9。电解液在储液管1内部的工作原理为：电解液从供液管4抽出，进入供液泵A2， 完成循环后，由总回流管7回到储液罐1。管路里的溴络合物由于自身的密度，沉降至底板 12附近，并沿底板12倾斜平面回流至供溴管路8入口附近。其他电解液中清液相（含少量 溴络合物。
39、）由溢流孔9对上层电解液进行补偿。在流动过程中，部分未被分选的溴络合物继 续从清液相中分离，并沿折流板11的斜面回流至储液罐1的最下层。此时在供溴管路8附 近为溴络合物富集区。充电时，无动作；放电时，溴络合物由于供液泵B3的作用，从供溴管 路8被抽出，进入正极电解液管路系统41。 0078 在溢流口9处，安装有磁性材料，所述的磁性材料为一般永磁体，如磁铁，其磁场 强度小于等于1T，如图5所示，为方便表述，如图2所示，定义储液罐水平长边方向为X方 向，高为Y方向，水平短边方向为Z方向。在溢流孔9处，N代表磁场北极，S代表磁场南极， 磁力线方向为Z方向。 说 明 书CN 102780018 A 8。
40、/8页 10 0079 当带电离子在电解液流动的作用下，以速度v移动通过溢流孔9时，在磁场B的作 用下，受到大小为F的作用力。为方便阐述，定义速度v有相应的速度矢量分量v X 、v Y 、v Z ， 相应存在对应F X 、F Y 、F Z ，方向与v X 、v Y 、v Z 垂直。定义磁场在X-Z平面内，为简化问题，假设 此磁场为匀强磁场，磁场强度为B，沿Z轴正（或负）方向。则有： 0080 F X qv x B 0081 F Y qv Y B 0082 F Z 0 0083 离子在磁场中受力，其原有的离子的运动方向发生变化，从而提高了Br 3 - 离子在 运动中的滞留时间，提高了重力分选的效果。 说 明 书CN 102780018 A 10 1/3页 11 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102780018 A 11 2/3页 12 图3 图4 图5 说 明 书 附 图CN 102780018 A 12 3/3页 13 图6 说 明 书 附 图CN 102780018 A 13 。