權(quán)利要求書(shū)： 1.一種電解液儲(chǔ)液罐，其特征在于，包括儲(chǔ)液罐本體(1)、第一兩位三通閥(2)、第二兩位三通閥(3)、第一循環(huán)泵(4)和第二循環(huán)泵(5)；

所述第一兩位三通閥(2)的第一端口通過(guò)所述第二循環(huán)泵(5)與所述第二兩位三通閥(3)的第三端口連接，所述第一兩位三通閥(2)的第二端口通過(guò)所述第一循環(huán)泵(4)與所述第二兩位三通閥(3)的第二端口連接；所述第一兩位三通閥(2)的第三端口與電堆的出液端連接，所述第二兩位三通閥(3)的第一端口與電堆的進(jìn)液端連接；

所述儲(chǔ)液罐本體(1)內(nèi)的頂部設(shè)置有第一均液整流器(6)，所述第一均液整流器(6)連接在所述第一兩位三通閥(2)的第二端口與所述第一循環(huán)泵(4)之間；所述儲(chǔ)液罐本體(1)內(nèi)的底部設(shè)置有第二均液整流器(7)，所述第二均液整流器(7)連接在所述第一兩位三通閥(2)的第一端口與所述第二循環(huán)泵(5)之間；

所述第一均液整流器(6)和所述第二均液整流器(7)用于對(duì)流入所述儲(chǔ)液罐本體(1)內(nèi)的電解液流體均勻分配，以使所述電解液流體在所述儲(chǔ)液罐本體(1)內(nèi)以層流的方式均勻流動(dòng)；

所述第一均液整流器(6)和所述第二均液整流器(7)均設(shè)置有第一連接口和第二連接口，所述第一均液整流器(6)的所述第一連接口通過(guò)管路連接在所述第一兩位三通閥(2)的第二端口與所述第一循環(huán)泵(4)之間，所述第二均液整流器(7)的所述第一連接口通過(guò)管路連接在所述第一兩位三通閥(2)的第一端口與所述第二循環(huán)泵(5)之間，所述第一均液整流器(6)的所述第二連接口和所述第二均液整流器(7)的所述第二連接口均設(shè)置在所述儲(chǔ)液罐本體(1)內(nèi)，且兩個(gè)所述第二連接口在所述儲(chǔ)液罐本體(1)內(nèi)的高度均低于所述儲(chǔ)液罐本體(1)內(nèi)的電解液流體液面高度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液儲(chǔ)液罐，其特征在于，當(dāng)所述電解液儲(chǔ)液罐中的電解液流體正向流動(dòng)時(shí)，所述第一兩位三通閥(2)的第一端口、所述第二兩位三通閥(3)的第二端口以及所述第一循環(huán)泵(4)關(guān)閉，所述儲(chǔ)液罐本體(1)內(nèi)的電解液流體經(jīng)過(guò)所述第二均液整流器(7)流出，并依次通過(guò)所述第二循環(huán)泵(5)、所述第二兩位三通閥(3)的第三端口以及所述第二兩位三通閥(3)的第一端口流入所述電堆的進(jìn)液端，所述電堆內(nèi)反應(yīng)后的電解液流體從所述電堆的出液端流出，依次通過(guò)所述第一兩位三通閥(2)的第三端口和所述第一兩位三通閥(2)的第二端口后，經(jīng)過(guò)所述第一均液整流器(6)流入所述儲(chǔ)液罐本體(1)內(nèi)；

當(dāng)所述電解液儲(chǔ)液罐中的電解液流體逆向流動(dòng)時(shí)，所述第一兩位三通閥(2)的第二端口、所述第二兩位三通閥(3)的第三端口以及所述第二循環(huán)泵(5)關(guān)閉，所述儲(chǔ)液罐本體(1)內(nèi)的電解液流體經(jīng)過(guò)所述第一均液整流器(6)流出，并依次通過(guò)所述第一循環(huán)泵(4)、所述第二兩位三通閥(3)的第二端口以及所述第二兩位三通閥(3)的第一端口流入所述電堆的進(jìn)液端，在所述電堆內(nèi)反應(yīng)后的電解液流體從所述電堆的出液端流出，依次通過(guò)所述第一兩位三通閥(2)的第三端口和所述第一兩位三通閥(2)的第一端口后，經(jīng)過(guò)所述第二均液整流器(7)流入所述儲(chǔ)液罐本體(1)內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液儲(chǔ)液罐，其特征在于，所述第一均液整流器(6)和所述第二均液整流器(7)由聚氯乙烯材料制備而成，且分別經(jīng)過(guò)所述第一均液整流器(6)和所述第二均液整流器(7)流入所述儲(chǔ)液罐本體(1)內(nèi)的電解液流體的雷諾數(shù)低于2000。

4.一種液流電池系統(tǒng)，其特征在于，包括電堆模塊(10)和兩個(gè)如權(quán)利要求1至3中任一所述電解液儲(chǔ)液罐，其中一所述電解液儲(chǔ)液罐作為負(fù)極儲(chǔ)液罐(9)，另一所述電解液儲(chǔ)液罐作為正極儲(chǔ)液罐(8)；

所述負(fù)極儲(chǔ)液罐(9)通過(guò)所述第一兩位三通閥(2)的第三端口與所述電堆模塊(10)的負(fù)極出液端連接，所述負(fù)極儲(chǔ)液罐(9)通過(guò)所述第二兩位三通閥(3)的第一端口與所述電堆模塊(10)的負(fù)極進(jìn)液端連接；

所述正極儲(chǔ)液罐(8)通過(guò)所述第一兩位三通閥(2)的第三端口與所述電堆模塊(10)的正極出液端連接，所述正極儲(chǔ)液罐(8)通過(guò)所述第二兩位三通閥(3)的第一端口與所述電堆模塊(10)的正極進(jìn)液端連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液流電池系統(tǒng)，其特征在于，所述液流電池系統(tǒng)還包括負(fù)極出液管路(11)、正極出液管路(12)、負(fù)極進(jìn)液管路(13)和正極進(jìn)液管路(14)，所述電堆模塊(10)包括至少一個(gè)電堆；

所述負(fù)極儲(chǔ)液罐(9)中所述第一兩位三通閥(2)的第三端口通過(guò)所述負(fù)極出液管路(11)與每一所述電堆的負(fù)極出液端連接，所述負(fù)極儲(chǔ)液罐(9)中所述第二兩位三通閥(3)的第一端口通過(guò)所述負(fù)極進(jìn)液管路(13)與每一所述電堆的負(fù)極進(jìn)液端連接；

所述正極儲(chǔ)液罐(8)中所述第一兩位三通閥(2)的第三端口通過(guò)所述正極出液管路(12)與每一所述電堆的正極出液端連接，所述正極儲(chǔ)液罐(8)中所述第二兩位三通閥(3)的第一端口通過(guò)所述正極進(jìn)液管路(14)與每一所述電堆的正極進(jìn)液端連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液流電池系統(tǒng)，其特征在于，所述液流電池系統(tǒng)還包括逆變器(15)，所述逆變器(15)與所述電堆模塊(10)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液流電池系統(tǒng)，其特征在于，所述液流電池系統(tǒng)還包括電池管理模塊，所述電池管理模塊與所述電堆模塊(10)連接，所述電池管理模塊基于安時(shí)積分法對(duì)所述液流電池系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行估算。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液流電池系統(tǒng)，其特征在于，所述電堆模塊(10)的安裝高度高于所述正極儲(chǔ)液罐(8)和所述負(fù)極儲(chǔ)液罐(9)。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液流電池系統(tǒng)，其特征在于，所述液流電池系統(tǒng)應(yīng)用于多種液流儲(chǔ)能電池，所述多種液流儲(chǔ)能電池包括全釩液流儲(chǔ)能電池、鐵鉻液流儲(chǔ)能電池和鋅溴液流儲(chǔ)能電池。

說(shuō)明書(shū)： 電解液儲(chǔ)液罐及液流電池系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及液流電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電解液儲(chǔ)液罐及液流電池系統(tǒng)。背景技術(shù)[0002] 氧化還原液流電池是一種新型化學(xué)電源，其儲(chǔ)能單元與功率單元獨(dú)立配置，能夠?qū)崿F(xiàn)大容量長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能。氧化還原液流電池的正極和負(fù)極均為溶解在電解液中不同價(jià)態(tài)的

金屬離子或單質(zhì)，循環(huán)泵將電池中的活性物質(zhì)輸送至集成電堆的正負(fù)電極進(jìn)行電化學(xué)反

應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)換。

[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，液流電池的循環(huán)系統(tǒng)始終保持單向流動(dòng)，無(wú)法靈活切換，這也使得液流電池在大容量?jī)?chǔ)能場(chǎng)景下進(jìn)行充放電后，產(chǎn)物摻混導(dǎo)致所需反應(yīng)物濃度不足，進(jìn)而產(chǎn)生

濃差極化現(xiàn)象。在調(diào)頻的應(yīng)用場(chǎng)景下，在液流電池處于30% 70%SOC狀態(tài)（荷電狀態(tài)）時(shí)，面

~

對(duì)充放電工況的頻繁切換，所需反應(yīng)物的高低價(jià)態(tài)互換，但電解液的流向受循環(huán)系統(tǒng)單一

流向限制無(wú)法翻轉(zhuǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致液流電池的電堆將瞬間受到濃差極化影響，嚴(yán)重影響液流電

池的工作效率。同時(shí)，單向流動(dòng)的液流電池循環(huán)系統(tǒng)與儲(chǔ)液罐的管口連接較為簡(jiǎn)單，不能將

流體均勻分布于儲(chǔ)液罐的截面上，內(nèi)部存在渦流以及流動(dòng)死區(qū)，進(jìn)一步降低了電解液的利

用率以及電池整體的性能。

發(fā)明內(nèi)容[0004] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種電解液儲(chǔ)液罐及液流電池系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中液流電池內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)單向流動(dòng)，液流電池內(nèi)產(chǎn)物摻混引發(fā)的濃差

極化現(xiàn)象，以及在儲(chǔ)液罐內(nèi)存在流動(dòng)死區(qū)影響電池整體性能的技術(shù)問(wèn)題。

[0005] 本發(fā)明一方面提供了一種電解液儲(chǔ)液罐，包括儲(chǔ)液罐本體、第一兩位三通閥、第二兩位三通閥、第一循環(huán)泵和第二循環(huán)泵；

[0006] 所述第一兩位三通閥的第一端口通過(guò)所述第二循環(huán)泵與所述第二兩位三通閥的第三端口連接，所述第一兩位三通閥的第二端口通過(guò)所述第一循環(huán)泵與所述第二兩位三通

閥的第二端口連接；所述第一兩位三通閥的第三端口與電堆的出液端連接，所述第二兩位

三通閥的第一端口與電堆的進(jìn)液端連接；

[0007] 所述儲(chǔ)液罐本體內(nèi)的頂部設(shè)置有第一均液整流器，所述第一均液整流器連接在所述第一兩位三通閥的第二端口與所述第一循環(huán)泵之間；所述儲(chǔ)液罐本體內(nèi)的底部設(shè)置有第

二均液整流器，所述第二均液整流器連接在所述第一兩位三通閥的第一端口與所述第二循

環(huán)泵之間；

[0008] 所述第一均液整流器和所述第二均液整流器用于對(duì)流入所述儲(chǔ)液罐本體內(nèi)的電解液流體均勻分配，以使所述電解液流體在所述儲(chǔ)液罐本體內(nèi)以層流的方式均勻流動(dòng)。

[0009] 可選的，當(dāng)所述電解液儲(chǔ)液罐中的電解液流體正向流動(dòng)時(shí)，所述第一兩位三通閥的第一端口、所述第二兩位三通閥的第二端口以及所述第一循環(huán)泵關(guān)閉，所述儲(chǔ)液罐本體

內(nèi)的電解液流體經(jīng)過(guò)所述第二均液整流器流出，并依次通過(guò)所述第二循環(huán)泵、所述第二兩

位三通閥的第三端口以及所述第二兩位三通閥的第一端口流入所述電堆的進(jìn)液端，所述電

堆內(nèi)反應(yīng)后的電解液流體從所述電堆的出液端流出，依次通過(guò)所述第一兩位三通閥的第三

端口和所述第一兩位三通閥的第二端口后，經(jīng)過(guò)所述第一均液整流器流入所述儲(chǔ)液罐本體

內(nèi)；

[0010] 當(dāng)所述電解液儲(chǔ)液罐中的電解液流體逆向流動(dòng)時(shí)，所述第一兩位三通閥的第二端口、所述第二兩位三通閥的第三端口以及所述第二循環(huán)泵關(guān)閉，所述儲(chǔ)液罐本體內(nèi)的電解

液流體經(jīng)過(guò)所述第一均液整流器流出，并依次通過(guò)所述第一循環(huán)泵、所述第二兩位三通閥

的第二端口以及所述第二兩位三通閥的第一端口流入所述電堆的進(jìn)液端，在所述電堆內(nèi)反

應(yīng)后的電解液流體從所述電堆的出液端流出，依次通過(guò)所述第一兩位三通閥的第三端口和

所述第一兩位三通閥的第一端口后，經(jīng)過(guò)所述第二均液整流器流入所述儲(chǔ)液罐本體內(nèi)。

[0011] 可選的，所述第一均液整流器和所述第二均液整流器由聚氯乙烯材料制備而成，且分別經(jīng)過(guò)所述第一均液整流器和所述第二均液整流器流入所述儲(chǔ)液罐本體內(nèi)的電解液

流體的雷諾數(shù)低于2000。

[0012] 可選的，所述第一均液整流器和所述第二均液整流器均設(shè)置有第一連接口和第二連接口，所述第一均液整流器的所述第一連接口通過(guò)管路連接在所述第一兩位三通閥的第

二端口與所述第一循環(huán)泵之間，所述第二均液整流器的所述第一連接口通過(guò)管路連接在所

述第一兩位三通閥的第一端口與所述第二循環(huán)泵之間，所述第一均液整流器的所述第二連

接口和所述第二均液整流器的所述第二連接口均設(shè)置在所述儲(chǔ)液罐本體內(nèi)，且兩個(gè)所述第

二連接口在所述儲(chǔ)液罐本體內(nèi)的高度均低于所述儲(chǔ)液罐本體內(nèi)的電解液流體液面高度。

[0013] 本發(fā)明提供的電解液儲(chǔ)液罐，將兩個(gè)均液整流器分別設(shè)置在儲(chǔ)液罐本體內(nèi)的兩端，經(jīng)電堆反應(yīng)后的電解液流體通過(guò)均液整流器流入儲(chǔ)液罐本體，使得充放電末期組分較

小的反應(yīng)物集中聚集在儲(chǔ)液罐本體兩端出口附近，無(wú)需提高流量即可獲得濃度較高的反應(yīng)

物，節(jié)約功耗；并且均液整流器將電解液流體均勻配給為層流狀態(tài)，有效減少產(chǎn)物摻混，改

善了濃差極化現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)效率；同時(shí)，均液整流器的設(shè)置減少了儲(chǔ)液罐本體內(nèi)的流動(dòng)

死區(qū)，提高電解液流體的整體利用率，從而降低成本；而利用兩個(gè)兩位三通閥和兩個(gè)循環(huán)泵

構(gòu)建的電解液儲(chǔ)液罐與電堆之間的循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)控制兩位三通閥端口以及循環(huán)泵在充放

電不同階段下的開(kāi)閉狀態(tài)進(jìn)而改變流向，實(shí)現(xiàn)在充放電過(guò)程中分別從儲(chǔ)液罐本體內(nèi)不同位

置進(jìn)行取液，進(jìn)一步改善儲(chǔ)液罐本體內(nèi)離子濃度分布不均帶來(lái)的充放電后期離子擴(kuò)散速率

過(guò)小導(dǎo)致的濃差極化等現(xiàn)象，且擴(kuò)大了理論荷電狀態(tài)的可利用區(qū)間。

[0014] 本發(fā)明另一方面提供了一種液流電池系統(tǒng)，包括電堆模塊和兩個(gè)如上述所述電解液儲(chǔ)液罐，其中一所述電解液儲(chǔ)液罐作為負(fù)極儲(chǔ)液罐，另一所述電解液儲(chǔ)液罐作為正極儲(chǔ)

液罐；

[0015] 所述負(fù)極儲(chǔ)液罐通過(guò)所述第一兩位三通閥的第三端口與所述電堆模塊的負(fù)極出液端連接，所述負(fù)極儲(chǔ)液罐通過(guò)所述第二兩位三通閥的第一端口與所述電堆模塊的負(fù)極進(jìn)

液端連接；

[0016] 所述正極儲(chǔ)液罐通過(guò)所述第一兩位三通閥的第三端口與所述電堆模塊的正極出液端連接，所述正極儲(chǔ)液罐通過(guò)所述第二兩位三通閥的第一端口與所述電堆模塊的正極進(jìn)

液端連接。

[0017] 可選的，所述液流電池系統(tǒng)還包括負(fù)極出液管路、正極出液管路、負(fù)極進(jìn)液管路和正極進(jìn)液管路，所述電堆模塊包括至少一個(gè)電堆；

[0018] 所述負(fù)極儲(chǔ)液罐中所述第一兩位三通閥的第三端口通過(guò)所述負(fù)極出液管路與每一所述電堆的負(fù)極出液端連接，所述負(fù)極儲(chǔ)液罐中所述第二兩位三通閥的第一端口通過(guò)所

述負(fù)極進(jìn)液管路與每一所述電堆的負(fù)極進(jìn)液端連接；

[0019] 所述正極儲(chǔ)液罐中所述第一兩位三通閥的第三端口通過(guò)所述正極出液管路與每一所述電堆的正極出液端連接，所述正極儲(chǔ)液罐中所述第二兩位三通閥的第一端口通過(guò)所

述正極進(jìn)液管路與每一所述電堆的正極進(jìn)液端連接。

[0020] 可選的，所述液流電池系統(tǒng)還包括逆變器，所述逆變器與所述電堆模塊連接。[0021] 可選的，所述液流電池系統(tǒng)還包括電池管理模塊，所述電池管理模塊與所述電堆模塊連接，所述電池管理模塊基于安時(shí)積分法對(duì)所述液流電池系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行估算。

[0022] 可選的，所述電堆模塊的安裝高度高于所述正極儲(chǔ)液罐和所述負(fù)極儲(chǔ)液罐。[0023] 可選的，所述液流電池系統(tǒng)應(yīng)用于多種液流儲(chǔ)能電池，所述多種液流儲(chǔ)能電池包括全釩液流儲(chǔ)能電池、鐵鉻液流儲(chǔ)能電池和鋅溴液流儲(chǔ)能電池。

[0024] 本發(fā)明提供的液流電池系統(tǒng)，在正負(fù)極兩端配置有完全一致的電解液儲(chǔ)液罐，每一電解液儲(chǔ)液罐的兩端分別與電堆模塊的進(jìn)出液端連接，且每一電解液儲(chǔ)液罐內(nèi)的兩端分

別配置有均液整流器，使得電解液流體以層流的狀態(tài)流入電解液儲(chǔ)液罐，能夠有效減少產(chǎn)

物摻混，改善濃差極化現(xiàn)象，并且能夠減少兩個(gè)儲(chǔ)液罐本體內(nèi)的流動(dòng)死區(qū)，整體上提高了液

流電池系統(tǒng)內(nèi)電解液流體的利用率；利用每個(gè)電解液儲(chǔ)液罐配置的循環(huán)泵和兩位三通閥，

搭建液流電池系統(tǒng)的循環(huán)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)液流電池系統(tǒng)在充放電不同狀態(tài)下，在正極儲(chǔ)液

罐以及負(fù)極儲(chǔ)液罐兩個(gè)均液整流器所處位置附近抽取電解液流體，并控制電解液流體的流

動(dòng)方向，防止產(chǎn)生因離子濃度分布不均帶來(lái)的濃差極化等現(xiàn)象，且擴(kuò)大了液流電池系統(tǒng)理

論荷電狀態(tài)的可利用區(qū)間。

[0025] 下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。附圖說(shuō)明[0026] 附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

[0027] 圖1為本申請(qǐng)?zhí)峁┑碾娊庖簝?chǔ)液罐的一個(gè)實(shí)施例的連接關(guān)系示意圖；[0028] 圖2為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊毫麟姵叵到y(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的連接關(guān)系示意圖；[0029] 圖3為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊毫麟姵叵到y(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；[0030] 圖4為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊毫麟姵叵到y(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；[0031] 圖5為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊毫麟姵叵到y(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)主視圖；[0032] 圖6為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊毫麟姵叵到y(tǒng)應(yīng)用于全釩液流儲(chǔ)能電池的一個(gè)實(shí)施例中充電循環(huán)過(guò)程中電解液流體的流動(dòng)示意圖；

[0033] 圖7為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊毫麟姵叵到y(tǒng)應(yīng)用于全釩液流儲(chǔ)能電池的一個(gè)實(shí)施例中放電循環(huán)過(guò)程中電解液流體的流動(dòng)示意圖；

[0034] 圖8為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊毫麟姵叵到y(tǒng)應(yīng)用于鐵鉻液流儲(chǔ)能電池的一個(gè)實(shí)施例中充電循環(huán)過(guò)程中電解液流體的流動(dòng)示意圖；

[0035] 圖9為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊毫麟姵叵到y(tǒng)應(yīng)用于鐵鉻液流儲(chǔ)能電池的一個(gè)實(shí)施例中放電循環(huán)過(guò)程中電解液流體的流動(dòng)示意圖；

[0036] 圖10為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊毫麟姵叵到y(tǒng)應(yīng)用于鋅溴液流儲(chǔ)能電池的一個(gè)實(shí)施例中充電循環(huán)過(guò)程中電解液流體的流動(dòng)示意圖；

[0037] 圖11為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊毫麟姵叵到y(tǒng)應(yīng)用于鋅溴液流儲(chǔ)能電池的一個(gè)實(shí)施例中放電循環(huán)過(guò)程中電解液流體的流動(dòng)示意圖。

[0038] 圖中：[0039] 1、儲(chǔ)液罐本體；2、第一兩位三通閥；3、第二兩位三通閥；4、第一循環(huán)泵；5、第二循環(huán)泵；6、第一均液整流器；7、第二均液整流器；8、正極儲(chǔ)液罐；9、負(fù)極儲(chǔ)液罐；10、電堆模塊；

11、負(fù)極出液管路；12、正極出液管路；13、負(fù)極進(jìn)液管路；14、正極進(jìn)液管路；15、逆變器；

[0040] A、第一端口；B、第二端口；C、第三端口。具體實(shí)施方式[0041] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特

定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

[0042] 此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者

隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，

除非另有明確具體的限定。

[0043] 在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)

械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元

件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)

明中的具體含義。

[0044] 本發(fā)明提供了一種電解液儲(chǔ)液罐，如圖1所示，包括儲(chǔ)液罐本體1、第一兩位三通閥2、第二兩位三通閥3、第一循環(huán)泵4和第二循環(huán)泵5；第一兩位三通閥2的第一端口A通過(guò)第二

循環(huán)泵5與第二兩位三通閥3的第三端口C連接，第一兩位三通閥2的第二端口B通過(guò)第一循

環(huán)泵4與第二兩位三通閥3的第二端口B連接；第一兩位三通閥2的第三端口C與電堆的出液

端連接，第二兩位三通閥3的第一端口A與電堆的進(jìn)液端連接；儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的頂部設(shè)置有

第一均液整流器6，第一均液整流器6連接在第一兩位三通閥2的第二端口B與第一循環(huán)泵4

之間；儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的底部設(shè)置有第二均液整流器7，第二均液整流器7連接在第一兩位三

通閥2的第一端口A與第二循環(huán)泵5之間；第一均液整流器6和第二均液整流器7用于對(duì)流入

儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的電解液流體均勻分配，以使電解液流體在儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)以層流的方式均

勻流動(dòng)。

[0045] 本發(fā)明提供的電解液儲(chǔ)液罐，將兩個(gè)均液整流器分別設(shè)置在儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的兩端，經(jīng)電堆反應(yīng)后的電解液流體通過(guò)均液整流器流入儲(chǔ)液罐本體1，使得充放電末期組分較

小的反應(yīng)物集中聚集在儲(chǔ)液罐本體1兩端出口附近，無(wú)需提高流量即可獲得濃度較高的反

應(yīng)物，節(jié)約功耗；并且均液整流器將電解液流體均勻配給為層流狀態(tài)，有效減少產(chǎn)物摻混，

改善了濃差極化現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)效率；同時(shí)，均液整流器的設(shè)置減少了儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的

流動(dòng)死區(qū)，提高電解液流體的整體利用率，從而降低成本；而利用兩個(gè)兩位三通閥和兩個(gè)循

環(huán)泵構(gòu)建的電解液儲(chǔ)液罐與電堆之間的循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)控制兩位三通閥端口以及循環(huán)泵在

充放電不同階段下的開(kāi)閉狀態(tài)進(jìn)而改變流向，實(shí)現(xiàn)在充放電過(guò)程中分別從儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)

不同位置進(jìn)行取液，進(jìn)一步改善儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)離子濃度分布不均帶來(lái)的充放電后期離子

擴(kuò)散速率過(guò)小導(dǎo)致的濃差極化等現(xiàn)象，且擴(kuò)大了理論荷電狀態(tài)的可利用區(qū)間。

[0046] 其中，兩位三通閥為雙線圈電磁式閥門(mén)，可長(zhǎng)時(shí)間保持關(guān)閉或打開(kāi)的狀態(tài)，電耗更低、線圈壽命更長(zhǎng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝簡(jiǎn)便、響應(yīng)迅速、可靠性高的特點(diǎn)，且具有較強(qiáng)的抗

腐蝕性。在本申請(qǐng)中，第一兩位三通閥2和第二兩位三通閥3型號(hào)相同。

[0047] 具體地，在上述實(shí)施例中，當(dāng)電解液儲(chǔ)液罐中的電解液流體正向流動(dòng)時(shí)，第一兩位三通閥2的第一端口A、第二兩位三通閥3的第二端口B以及第一循環(huán)泵4關(guān)閉，儲(chǔ)液罐本體1

內(nèi)的電解液流體經(jīng)過(guò)第二均液整流器7流出，并依次通過(guò)第二循環(huán)泵5、第二兩位三通閥3的

第三端口C以及第二兩位三通閥3的第一端口A流入電堆的進(jìn)液端，電堆內(nèi)反應(yīng)后的電解液

流體從電堆的出液端流出，依次通過(guò)第一兩位三通閥2的第三端口C和第一兩位三通閥2的

第二端口B后，經(jīng)過(guò)第一均液整流器6流入儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)；而當(dāng)電解液儲(chǔ)液罐中的電解液流

體逆向流動(dòng)時(shí)，第一兩位三通閥2的第二端口B、第二兩位三通閥3的第三端口C以及第二循

環(huán)泵5關(guān)閉，儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的電解液流體經(jīng)過(guò)第一均液整流器6流出，并依次通過(guò)第一循環(huán)

泵4、第二兩位三通閥3的第二端口B以及第二兩位三通閥3的第一端口A流入電堆的進(jìn)液端，

電堆內(nèi)反應(yīng)后的電解液流體從電堆的出液端流出，依次通過(guò)第一兩位三通閥2的第三端口C

和第一兩位三通閥2的第一端口A后，經(jīng)過(guò)第二均液整流器7流入儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)。

[0048] 在本實(shí)施方式中，每一電解液儲(chǔ)液罐配備有兩個(gè)兩位三通閥以及兩個(gè)循環(huán)泵，通過(guò)控制兩位三通閥各個(gè)端口以及循環(huán)泵的開(kāi)閉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)中電解液流體流向的改

變。具體地，當(dāng)電解液流體正向流動(dòng)時(shí)，關(guān)閉第一兩位三通閥2的第一端口A，使得第一兩位

三通閥2的第二端口B以及第三端口C之間為導(dǎo)通狀態(tài)；關(guān)閉第二兩位三通閥3的第二端口B，

使得第二兩位三通閥3的第一端口A以及第三端口C之間為導(dǎo)通狀態(tài)；同時(shí)關(guān)閉第一循環(huán)泵

4，開(kāi)啟第二循環(huán)泵5；在第二循環(huán)泵5作為動(dòng)力源的帶動(dòng)下，電解液儲(chǔ)液罐中的電解液流體

從第二均液整流器7中流出，經(jīng)過(guò)第二循環(huán)泵5以及第二兩位三通閥3的導(dǎo)通通道進(jìn)入電堆，

在電堆中反應(yīng)過(guò)后的電解液流體再通過(guò)第一兩位三通閥2的導(dǎo)通通道流入第一均液整流器

6中，最終進(jìn)入儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)，完成電解液流體在一端電解液儲(chǔ)液罐中的整個(gè)流動(dòng)過(guò)程。而

當(dāng)電解液流體逆向流動(dòng)時(shí)，關(guān)閉第一兩位三通閥2的第二端口B，使得第一兩位三通閥2的第

一端口A以及第三端口C之間為導(dǎo)通狀態(tài)；關(guān)閉第二兩位三通閥3的第三端口C，使得第二兩

位三通閥3的第一端口A以及第二端口B之間為導(dǎo)通狀態(tài)；同時(shí)關(guān)閉第二循環(huán)泵5，開(kāi)啟第一

循環(huán)泵4；在第一循環(huán)泵4作為動(dòng)力源的帶動(dòng)下，電解液儲(chǔ)液罐中的電解液流體從第一均液

整流器6中流出，經(jīng)過(guò)第一循環(huán)泵4以及第二兩位三通閥3的導(dǎo)通通道進(jìn)入電堆，在電堆中反

應(yīng)過(guò)后的電解液流體再通過(guò)第一兩位三通閥2的導(dǎo)通通道流入第二均液整流器7中，最終進(jìn)

入儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)，完成電解液流體在一端電解液儲(chǔ)液罐中的整個(gè)流動(dòng)過(guò)程。而利用本申請(qǐng)

提供的循環(huán)泵以及兩位三通閥構(gòu)建循環(huán)系統(tǒng)，使得儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的電解液流體在充放電

循環(huán)過(guò)程中根據(jù)閥門(mén)端口以及循環(huán)泵的開(kāi)閉控制流向，進(jìn)而提高電池整體的調(diào)頻能力，并

且在任意荷電狀態(tài)下改變充放電狀態(tài)均能瞬間供給上相對(duì)濃度較高的反應(yīng)物，提高電池系

統(tǒng)整體的靈活性。

[0049] 其中，電解液儲(chǔ)液罐在當(dāng)前工況下采用正向流動(dòng)還是逆向流動(dòng)取決于以下三個(gè)因素：1、電解液儲(chǔ)液罐作為正極電解液儲(chǔ)液罐還是負(fù)極電解液儲(chǔ)液罐；2、充電前后反應(yīng)物與

生成物的理化性質(zhì)；3、當(dāng)前處于充電工況還是放電工況。具體可通過(guò)下列表格進(jìn)行區(qū)分：

[0050][0051] 具體地，在上述實(shí)施例中，第一均液整流器6和第二均液整流器7由聚氯乙烯管材制備而成，且分別經(jīng)過(guò)第一均液整流器6和第二均液整流器7流入儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的電解液

流體的雷諾數(shù)低于2000。

[0052] 在本實(shí)施方式中，第一均液整流器6和第二均液整流器7分別設(shè)置在儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的兩端，并且與進(jìn)出儲(chǔ)液罐本體1的管路直接連接。均液整流器作為對(duì)流體均流的常用裝

置，在本申請(qǐng)中能夠?qū)α魅雰?chǔ)液罐本體1內(nèi)的電解液流體起到均流導(dǎo)液的作用，使得電解液

流體在儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)以層流的狀態(tài)流動(dòng)，流動(dòng)狀態(tài)平穩(wěn)順滑，相較于湍流的流動(dòng)狀態(tài)，能

夠減少儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的流動(dòng)死區(qū)，提升電解液整體的利用率，而均液整流器的散流長(zhǎng)度，

和開(kāi)孔尺寸根據(jù)不同流體的黏度來(lái)計(jì)算，目的是平衡流體的速度分布梯度，減少出口擾流，

以降低湍流導(dǎo)致的摻混現(xiàn)象。具體地，電解液流體內(nèi)通常包含各類(lèi)金屬離子及支持電解質(zhì)，

具有一定的腐蝕性，而在酸性、堿性或有機(jī)溶劑作為支持電解質(zhì)的不同液流電池體系下，聚

氯乙烯(PC)材質(zhì)具有耐腐性，不與電解液體系發(fā)生反應(yīng)，因此均液整流器的材質(zhì)選擇耐腐

蝕的聚氯乙烯(PC)材質(zhì)，確保均液整流器長(zhǎng)時(shí)間浸泡在電解液流體下仍然能夠穩(wěn)定使用，

具有較長(zhǎng)的使用壽命且成本低。此外，均液整流器自身作為均流導(dǎo)液的常用裝置，其自身的

結(jié)構(gòu)以及形狀在本申請(qǐng)中并不做限制，具體可根據(jù)其所處的電解液儲(chǔ)液罐的形狀而進(jìn)行設(shè)

計(jì)，如圖3所示，當(dāng)電解液儲(chǔ)液罐為圓柱形儲(chǔ)液罐時(shí)，均液整流器可以為以電解液儲(chǔ)液罐的

中心為圓心的多個(gè)相連接的同心正多邊形結(jié)構(gòu)或是同心圓結(jié)構(gòu)，第一均液整流器6與第二

均液整流器7的結(jié)構(gòu)完全一致，且分別與圓柱形儲(chǔ)液罐的兩端端面平行設(shè)置，確保通過(guò)均液

整流器流出的電解液流體為層流狀態(tài)，流動(dòng)穩(wěn)定。而具體判定電解液流體的流動(dòng)狀態(tài)則是

基于流體的雷諾數(shù)，雷諾數(shù)具體表征流體流動(dòng)情況的無(wú)量綱數(shù)，其中當(dāng)流體的雷諾數(shù)小于

2000時(shí)，流體的流動(dòng)狀態(tài)為層流；而向湍流過(guò)渡的流體的雷諾數(shù)在2000～4000之間；當(dāng)流體

的雷諾數(shù)大于4000時(shí)，流體的流動(dòng)狀態(tài)為湍流，因此在本申請(qǐng)中，無(wú)論選用何種結(jié)構(gòu)形式的

均液整流器，均需要控制經(jīng)過(guò)均液整流器流入儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的電解液流體的雷諾數(shù)低于

2000，確保電解液流體為層流的流動(dòng)狀態(tài)。

[0053] 具體地，在上述實(shí)施例中，第一均液整流器6和第二均液整流器7均設(shè)置有第一連接口和第二連接口，第一均液整流器6的第一連接口通過(guò)管路連接在第一兩位三通閥2的第

二端口與第一循環(huán)泵4之間，第二均液整流器7的第一連接口通過(guò)管路連接在第一兩位三通

閥2的第一端口與第二循環(huán)泵5之間，第一均液整流器6的第二連接口和第二均液整流器7的

第二連接口均設(shè)置在儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)，且兩個(gè)第二連接口在儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的高度均低于儲(chǔ)

液罐本體1內(nèi)的電解液流體液面高度。

[0054] 在本實(shí)施方式中，每個(gè)均液整流器均設(shè)置有兩個(gè)連接口，電解液流體分別通過(guò)每個(gè)連接口流入或流出均液整流器，具體地，當(dāng)電解液儲(chǔ)液罐內(nèi)的電解液流體逆向流動(dòng)時(shí)，儲(chǔ)

液罐本體1內(nèi)的電解液流體被第一循環(huán)泵4抽取，進(jìn)而從第二連接口流入第一均液整流器6，

再通過(guò)第一連接口流出第一均液整流器6，之后進(jìn)入電堆，因此需要確保第一均液整流器6

的第二連接口在儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的高度低于儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的電解液流體液面，才能使得電

解液流體順利進(jìn)入第一均液整流器6中；而當(dāng)電解液儲(chǔ)液罐正向流動(dòng)時(shí)，電堆反應(yīng)過(guò)后的電

解液流體通過(guò)第一連接口流入第一均液整流器6，再經(jīng)過(guò)第二連接口排出第一均液整流器6

后，流入儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)，若第一均液整流器6的第二連接口在儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的高度高于儲(chǔ)

液罐本體1內(nèi)的電解液流體液面，則從第一均液整流器6流出的電解液流體將以噴灑或垂直

下落的方式流入儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)，則電解液流體無(wú)法保持層流的流動(dòng)效果，而只有將第一均

液整流器6的第二連接口設(shè)置在儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的電解液流體液面之下，即使得第一均液整

流器6的第二連接口始終浸泡在電解液流體中，才能使得第一均液整流器6流出的電解液流

體穩(wěn)定地流入儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的電解液流體中，且以層流狀態(tài)流動(dòng)，同理，第二均液整流器7

的第二連接口的高度同樣低于儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的電解液流體液面。

[0055] 具體地，兩個(gè)均液整流器上的第一連接口為均液整流器的接管口，接管口設(shè)置在儲(chǔ)液罐本體1的外部，并通過(guò)管路與其他元器件連接，而第二連接口為均液整流器的布液

口，設(shè)置在儲(chǔ)液罐本體1的內(nèi)部，通常在均液整流器的底部均布設(shè)置有多個(gè)布液口，以確保

電解液流體以層流狀態(tài)流動(dòng)，本申請(qǐng)?jiān)O(shè)置第一均液整流器6的第二連接口的高度低于儲(chǔ)液

罐本體1內(nèi)的電解液流體液面，使得電解液流體能夠始終穩(wěn)定地進(jìn)出第一均液整流器6，確

保流動(dòng)狀態(tài)的穩(wěn)定性。

[0056] 本發(fā)明還提供了一種液流電池系統(tǒng)，如圖2至圖5所示，包括電堆模塊10和兩個(gè)如上述任一電解液儲(chǔ)液罐，其中一電解液儲(chǔ)液罐作為負(fù)極儲(chǔ)液罐9，另一電解液儲(chǔ)液罐作為正

極儲(chǔ)液罐8；負(fù)極儲(chǔ)液罐9通過(guò)第一兩位三通閥2的第三端口C與電堆模塊10的負(fù)極出液端連

接，負(fù)極儲(chǔ)液罐9通過(guò)第二兩位三通閥3的第一端口A與電堆模塊10的負(fù)極進(jìn)液端連接；正極

儲(chǔ)液罐8通過(guò)第一兩位三通閥2的第三端口C與電堆模塊10的正極出液端連接，正極儲(chǔ)液罐8

通過(guò)第二兩位三通閥3的第一端口A與電堆模塊10的正極進(jìn)液端連接。

[0057] 本發(fā)明提供的液流電池系統(tǒng)，在正負(fù)極兩端配置有完全一致的電解液儲(chǔ)液罐，每一電解液儲(chǔ)液罐的兩端分別與電堆模塊10的進(jìn)出液端連接，且每一電解液儲(chǔ)液罐內(nèi)的兩端

分別配置有均液整流器，使得電解液流體以層流的狀態(tài)流入電解液儲(chǔ)液罐，能夠有效減少

產(chǎn)物摻混，改善濃差極化現(xiàn)象，并且能夠減少兩個(gè)儲(chǔ)液罐本體1內(nèi)的流動(dòng)死區(qū)，整體上提高

了液流電池系統(tǒng)內(nèi)電解液流體的利用率；利用每個(gè)電解液儲(chǔ)液罐配置的循環(huán)泵和兩位三通

閥，搭建液流電池系統(tǒng)的循環(huán)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)液流電池系統(tǒng)在充放電不同狀態(tài)下，在正極儲(chǔ)

液罐8以及負(fù)極儲(chǔ)液罐9兩個(gè)均液整流器所處位置附近抽取電解液流體，并且控制電解液流

體的流動(dòng)方向，防止產(chǎn)生因離子濃度分布不均帶來(lái)的濃差極化等現(xiàn)象，且擴(kuò)大了液流電池

系統(tǒng)理論荷電狀態(tài)的可利用區(qū)間。

[0058] 具體地，在上述實(shí)施例中，如圖2所示，液流電池系統(tǒng)還包括負(fù)極出液管路11、正極出液管路12、負(fù)極進(jìn)液管路13和正極進(jìn)液管路14，電堆模塊10包括多個(gè)電堆；負(fù)極儲(chǔ)液罐9

中第一兩位三通閥2的第三端口C通過(guò)負(fù)極出液管路11與每一電堆的負(fù)極出液端連接，負(fù)極

儲(chǔ)液罐9中第二兩位三通閥3的第一端口A通過(guò)負(fù)極進(jìn)液管路13與每一電堆的負(fù)極進(jìn)液端連

接；正極儲(chǔ)液罐8中第一兩位三通閥2的第三端口C通過(guò)正極出液管路12與每一電堆的正極

出液端連接，正極儲(chǔ)液罐8中第二兩位三通閥3的第一端口A通過(guò)正極進(jìn)液管路14與每一電

堆的正極進(jìn)液端連接。

[0059] 在本實(shí)施方式中，電堆模塊10作為液流電池系統(tǒng)的核心部分，是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所，通常包括至少一個(gè)電堆，當(dāng)存在多個(gè)電堆時(shí)，多個(gè)電堆之間可以通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)的

方式連接，而每一個(gè)電堆是由多個(gè)液流單體電池以串聯(lián)方式連接，其結(jié)構(gòu)通常采用將雙極

板與膜電極交替疊合，各液流單體電池之間嵌入密封件，經(jīng)前、后端板壓緊后用螺桿緊固拴

牢構(gòu)成。在本申請(qǐng)中，電堆模塊10包括多個(gè)獨(dú)立的電堆，而每一電堆各自均具有正負(fù)極的進(jìn)

出液端，而每一電解液儲(chǔ)液罐均需要與每一獨(dú)立電堆上對(duì)應(yīng)所處電極的進(jìn)出液端連接，使

得電解液流體通過(guò)進(jìn)出液管路進(jìn)行傳輸。具體地，以電堆模塊10的負(fù)極出液端為例，電堆模

塊10的負(fù)極出液端需要與負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第一兩位三通閥2的第三端口C連接，以使得電堆

模塊10反應(yīng)后的電解液流體流回至負(fù)極儲(chǔ)液罐9中，而電堆模塊10又包括多個(gè)獨(dú)立的電堆，

因此每一電堆的負(fù)極出液端均連接有各自的出液管路，所有的出液管路最終又匯聚到一根

單獨(dú)的管路上以連接至負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第一兩位三通閥2的第三端口C，負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第一

兩位三通閥2的第三端口C與各個(gè)獨(dú)立電堆之間的所有連接管路即為負(fù)極出液管路11，負(fù)極

出液管路11的支路數(shù)量由電堆模塊10的電堆數(shù)量而定，而正極出液管路12、負(fù)極進(jìn)液管路

13和正極進(jìn)液管路14的布置方式與負(fù)極出液管路11同理，上述各個(gè)管路均具備耐腐蝕的特

性，以確保管路能夠穩(wěn)定輸送電解液流體，使得液流電池系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定使用。

[0060] 具體地，在上述實(shí)施例中，液流電池系統(tǒng)還包括逆變器15，逆變器15與電堆模塊10連接。

[0061] 在本實(shí)施方式中，逆變器15是一種將低壓直流電轉(zhuǎn)換為220伏交流電的常用轉(zhuǎn)換器。在本申請(qǐng)中，液流電池系統(tǒng)自身能夠產(chǎn)生低壓直流電，以供所連接的電子設(shè)備所使用，

但其輸出低壓直流電的應(yīng)用場(chǎng)景以及應(yīng)用范圍有限，因此本申請(qǐng)?jiān)陔姸涯K10上還連接有

逆變器15，將液流電池系統(tǒng)自身能夠產(chǎn)生的低壓直流電轉(zhuǎn)換為220伏交流電，以對(duì)更多不同

領(lǐng)域內(nèi)的各種設(shè)備進(jìn)行供電使用，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。

[0062] 具體地，在上述實(shí)施例中，液流電池系統(tǒng)還包括電池管理模塊，電池管理模塊分別與電堆模塊10連接，電池管理模塊基于安時(shí)積分法對(duì)液流電池系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行估算。

[0063] 在本實(shí)施方式中，液流電池系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)峰、應(yīng)急發(fā)電裝置以及電動(dòng)車(chē)車(chē)用電源等各種領(lǐng)域內(nèi)，而對(duì)于液流電池的荷電狀態(tài)（SOC）估算已成為液流電池系統(tǒng)中電

池管理的重要環(huán)節(jié)，因此設(shè)置電池管理模塊與電堆模塊10連接用于進(jìn)行電池管理。目前，對(duì)

于液流電池荷電狀態(tài)常用的估算方法包括開(kāi)路電壓法、內(nèi)阻法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卡爾曼濾波法以

及安時(shí)積分法，具體地，由于開(kāi)路電壓法需要引出一條細(xì)小液路并設(shè)置小電池來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)

開(kāi)路電壓，而本發(fā)明基于控制液流摻混使得電解液反應(yīng)物分層得到相對(duì)較高濃度反應(yīng)物，

其濃度梯度的不均勻性導(dǎo)致開(kāi)路電壓法無(wú)法準(zhǔn)確描述荷電狀態(tài)（SOC）；內(nèi)阻法需要計(jì)算微

觀上動(dòng)態(tài)變化的內(nèi)阻數(shù)值，在硬件上難以實(shí)現(xiàn)；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和卡爾曼濾波法由于系統(tǒng)設(shè)置的

困難，而且在電池管理系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)成本較高。上述各種估算方法不適用于本申請(qǐng)?zhí)峁┑?br />
液流電池系統(tǒng)，因此本申請(qǐng)采用安時(shí)積分法對(duì)液流電池系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行估算，安時(shí)積

分法具體是在電池的充放電過(guò)程中，通過(guò)累積充進(jìn)或放出的電量來(lái)估算電池的荷電狀態(tài)，

同時(shí)根據(jù)充電過(guò)程中電池達(dá)到滿充條件，或者電池達(dá)到一定時(shí)間的靜態(tài)條件后對(duì)電池的荷

電狀態(tài)進(jìn)行校正，無(wú)需大量調(diào)整參數(shù)，簡(jiǎn)單方便，適用于液流電池系統(tǒng)。

[0064] 具體地，在上述實(shí)施例中，電堆模塊10的安裝高度高于正極儲(chǔ)液罐8和負(fù)極儲(chǔ)液罐9。

[0065] 在本實(shí)施方式中，液流電池系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、電網(wǎng)調(diào)峰、電動(dòng)汽車(chē)電源、不間斷電源和應(yīng)急電源、供電系統(tǒng)以及軍用蓄電等多種領(lǐng)域，上述場(chǎng)景對(duì)液流電

池系統(tǒng)的規(guī)模有一定要求，而液流電池系統(tǒng)中的電解液儲(chǔ)罐與電堆模塊10相對(duì)獨(dú)立，這也

使得無(wú)論是液流電池系統(tǒng)中電解液儲(chǔ)罐和電堆自身體積相對(duì)較大，具體將液流電池系統(tǒng)應(yīng)

用在電站中，受用地限制，對(duì)液流電池系統(tǒng)整體采用多層布置的方式，通常將電堆模塊10的

安裝在高于正極儲(chǔ)液罐8和負(fù)極儲(chǔ)液罐9的地方，例如將電解液儲(chǔ)罐布置在一層，將電堆模

塊10布置在二層，以節(jié)省安裝空間，同時(shí)由于電堆模塊10的高位設(shè)置在停機(jī)狀態(tài)受重力作

用正負(fù)極電解液自然斷流也避免了發(fā)生自放電損失能量。

[0066] 具體地，在上述實(shí)施例中，液流電池系統(tǒng)應(yīng)用于多種液流儲(chǔ)能電池，多種液流儲(chǔ)能電池包括全釩液流儲(chǔ)能電池、鐵鉻液流儲(chǔ)能電池和鋅溴液流儲(chǔ)能電池。

[0067] 在本實(shí)施方式中，液流電池系統(tǒng)具有較為廣泛的應(yīng)用范圍，能夠適用于各類(lèi)液流儲(chǔ)能電池中，具體可應(yīng)用于全釩液流儲(chǔ)能電池、鐵鉻液流儲(chǔ)能電池、鋅溴液流儲(chǔ)能電池等，

本申請(qǐng)具體給出液流電池系統(tǒng)應(yīng)用于全釩液流儲(chǔ)能電池、鐵鉻液流儲(chǔ)能電池和鋅溴液流儲(chǔ)

能電池三種液流儲(chǔ)能電池的實(shí)施例。

[0068] 具體地，全釩液流儲(chǔ)能電池在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用范圍最廣，技術(shù)相對(duì)成熟，本申請(qǐng)所提供的液流電池系統(tǒng)應(yīng)用于全釩液流儲(chǔ)能電池時(shí)的具體實(shí)施例如下：

[0069] 在全釩液流儲(chǔ)能電池中，正極儲(chǔ)液罐8、負(fù)極儲(chǔ)液罐9以及電堆模塊10的電化學(xué)反應(yīng)、標(biāo)準(zhǔn)電極電位和標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)如下：

[0070] 負(fù)極反應(yīng)式：2+?e?=3+；E0=?0.25；[0071] 正極反應(yīng)式：O2++2H++e?=O2++H2O；E0=1.00；[0072] 總反應(yīng)式：2++O2++2H+=3++O2++H2O；E0=1.25；[0073] 在全釩液流儲(chǔ)能電池進(jìn)行充電循環(huán)前，需要將負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第一兩位三通閥2執(zhí)行至第三端口C至第一端口A方向，將負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第二兩位三通閥3執(zhí)行至第二端口

B至第一端口A方向，將正極儲(chǔ)液罐8中第一兩位三通閥2執(zhí)行至第三端口C至第一端口A方

向，將正極儲(chǔ)液罐8中第二兩位三通閥3執(zhí)行至第二端口B至第一端口A方向，進(jìn)一步的，開(kāi)啟

負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第一循環(huán)泵4和正極儲(chǔ)液罐8中的第一循環(huán)泵4，以使負(fù)極儲(chǔ)液罐9內(nèi)的電

解液流體逆向流動(dòng)，以使正極儲(chǔ)液罐8內(nèi)的電解液流體逆向流動(dòng)，形成充電循環(huán)回路。

[0074] 在全釩液流儲(chǔ)能電池進(jìn)行充電循環(huán)過(guò)程中，如圖6所示，聚集在負(fù)極儲(chǔ)液罐9上半部分的三價(jià)釩離子通過(guò)第一均液整流器6被第一循環(huán)泵4抽出，流經(jīng)第二兩位三通閥3的第

二端口B至第一端口A方向并送至電堆模塊10的負(fù)極進(jìn)液口，三價(jià)釩離子作為反應(yīng)物進(jìn)入電

堆模塊10進(jìn)行充電反應(yīng)后，得到的二價(jià)釩離子流經(jīng)負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第一兩位三通閥2的第三

端口C至第一端口A方向，經(jīng)過(guò)負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第二均液整流器7整流，并以層流的方式均勻

的輸送至負(fù)極儲(chǔ)液罐9的下半部分。

[0075] 與之相應(yīng)的，聚集在正極儲(chǔ)液罐8上半部分的四價(jià)釩離子通過(guò)第一均液整流器6被第一循環(huán)泵4抽出，流經(jīng)第二兩位三通閥3的第二端口B至第一端口A方向，使得四價(jià)釩離子

作為反應(yīng)物進(jìn)入電堆模塊10的正極進(jìn)液口，在電堆模塊10進(jìn)行充電反應(yīng)后，得到的五價(jià)釩

離子流經(jīng)負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第一兩位三通閥2的第三端口C至第一端口A方向，經(jīng)過(guò)正極儲(chǔ)液罐

8中第二均液整流器7整流，并以層流的方式均勻的輸送至正極儲(chǔ)液罐8的下半部分。

[0076] 在全釩液流儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電循環(huán)前，需要將負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第一兩位三通閥2執(zhí)行至第三端口C至第二端口B方向，將負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第二兩位三通閥3執(zhí)行至第三端口

C至第一端口A方向，將正極儲(chǔ)液罐8中第一兩位三通閥2執(zhí)行至第三端口C至第二端口B方

向，將正極儲(chǔ)液罐8中第二兩位三通閥3執(zhí)行至第三端口C至第一端口A方向，進(jìn)一步的，開(kāi)啟

負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第二循環(huán)泵5和正極儲(chǔ)液罐8中的第二循環(huán)泵5，以使負(fù)極儲(chǔ)液罐9內(nèi)的電

解液流體正向流動(dòng)，以使正極儲(chǔ)液罐8內(nèi)的電解液流體正向流動(dòng)，形成放電循環(huán)回路。

[0077] 在全釩液流儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電循環(huán)過(guò)程中，如圖7所示，聚集在負(fù)極儲(chǔ)液罐9下半部分的二價(jià)釩離子通過(guò)第二均液整流器7被第二循環(huán)泵5抽出，流經(jīng)第二兩位三通閥3的第

三端口C至第一端口A方向并送至電堆模塊10的負(fù)極進(jìn)液口，二價(jià)釩離子作為反應(yīng)物進(jìn)入電

堆模塊10進(jìn)行放電反應(yīng)后，得到的三價(jià)釩離子流經(jīng)負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第一兩位三通閥2的第三

端口C至第二端口B方向，經(jīng)過(guò)負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第一均液整流器6整流，并以層流的方式均勻

的輸送至負(fù)極儲(chǔ)液罐9的上半部分。

[0078] 與之相應(yīng)的，聚集在正極儲(chǔ)液罐8下半部分的五價(jià)釩離子通過(guò)第二均液整流器7被第二循環(huán)泵5抽出，流經(jīng)第二兩位三通閥3的第三端口C至第一端口A方向并送至電堆模塊10

的正極進(jìn)液口，五價(jià)釩離子作為反應(yīng)物進(jìn)入電堆模塊10進(jìn)行放電反應(yīng)后，得到的四價(jià)釩離

子流經(jīng)正極儲(chǔ)液罐8中第一兩位三通閥2的第三端口C至第二端口B方向，經(jīng)過(guò)正極儲(chǔ)液罐8

中第一均液整流器6整流，并以層流的方式均勻的輸送至正極儲(chǔ)液罐8的上半部分。

[0079] 具體地，本申請(qǐng)所提供的液流電池系統(tǒng)應(yīng)用于鐵鉻液流儲(chǔ)能電池時(shí)的具體實(shí)施例如下：

[0080] 在鐵鉻液流電池系統(tǒng)中，正極儲(chǔ)液罐8、負(fù)極儲(chǔ)液罐9以及電堆模塊10的電化學(xué)反應(yīng)、標(biāo)準(zhǔn)電極電位和標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)如下：

[0081] 負(fù)極反應(yīng)式：Cr3++e?=Cr2+；E0=?0.41；[0082] 正極反應(yīng)式：Fe2+?e?=Fe3+；E0=+0.77；[0083] 總反應(yīng)式：Cr3++Fe2+=Cr2++Fe3+；E0=1.18；[0084] 在鐵鉻液流儲(chǔ)能電池進(jìn)行充電循環(huán)前，需要將負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第一兩位三通閥2執(zhí)行至第三端口C至第二端口B方向，將負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第二兩位三通閥3執(zhí)行至第三端口

C至第一端口A方向，將正極儲(chǔ)液罐8中第一兩位三通閥2執(zhí)行至第三端口C至第一端口A方

向，將正極儲(chǔ)液罐8中第二兩位三通閥3執(zhí)行至第二端口B至第一端口A方向，進(jìn)一步的，開(kāi)啟

負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第二循環(huán)泵5和正極儲(chǔ)液罐8中的第一循環(huán)泵4，以使負(fù)極儲(chǔ)液罐9內(nèi)的電

解液流體正向流動(dòng)，以使正極儲(chǔ)液罐8內(nèi)的電解液流體逆向流動(dòng)，形成充電循環(huán)回路。

[0085] 在鐵鉻液流儲(chǔ)能電池進(jìn)行充電循環(huán)過(guò)程中，如圖8所示，聚集在負(fù)極儲(chǔ)液罐9下半部分的三價(jià)鉻離子通過(guò)第二均液整流器7被第二循環(huán)泵5抽出，流經(jīng)第二兩位三通閥3的第

三端口C至第一端口A方向并送至電堆模塊10的負(fù)極進(jìn)液口，三價(jià)鉻離子作為反應(yīng)物進(jìn)入電

堆模塊10進(jìn)行充電反應(yīng)后，得到的二價(jià)鉻離子流經(jīng)負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第一兩位三通閥2的第三

端口C至第二端口B方向，經(jīng)過(guò)負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第一均液整流器6整流，并以層流的方式均勻

的輸送至負(fù)極儲(chǔ)液罐9的上半部分。

[0086] 與之相應(yīng)的，聚集在正極儲(chǔ)液罐8上半部分的二價(jià)鐵離子通過(guò)第一均液整流器6被第一循環(huán)泵4抽出，流經(jīng)第二兩位三通閥3的第二端口B至第一端口A方向并送至電堆模塊10

的正極進(jìn)液口，二價(jià)鐵離子作為反應(yīng)物進(jìn)入電堆模塊10進(jìn)行充電反應(yīng)后，得到的三價(jià)鐵離

子流經(jīng)負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第一兩位三通閥2的第三端口C至第一端口A方向，經(jīng)過(guò)正極儲(chǔ)液罐8

中第二均液整流器7整流，并以層流的方式均勻的輸送至正極儲(chǔ)液罐8的下半部分。

[0087] 在鐵鉻液流儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電循環(huán)前，需要將負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第一兩位三通閥2執(zhí)行至第三端口C至第一端口A方向，將負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第二兩位三通閥3執(zhí)行至第二端口

B至第一端口A方向，將正極儲(chǔ)液罐8中第一兩位三通閥2執(zhí)行至第三端口C至第二端口B方

向，將正極儲(chǔ)液罐8中第二兩位三通閥3執(zhí)行至第三端口C至第三端口A方向，進(jìn)一步的，開(kāi)啟

負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第一循環(huán)泵4和正極儲(chǔ)液罐8中的第二循環(huán)泵5，以使負(fù)極儲(chǔ)液罐9內(nèi)的電

解液流體逆向流動(dòng)，以使正極儲(chǔ)液罐8內(nèi)的電解液流體正向流動(dòng)，形成放電循環(huán)回路。

[0088] 在鐵鉻液流儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電循環(huán)過(guò)程中，如圖9所示，聚集在負(fù)極儲(chǔ)液罐9上半部分的二價(jià)鉻離子通過(guò)第一均液整流器6被第一循環(huán)泵4抽出，流經(jīng)第二兩位三通閥3的第

二端口B至第一端口A方向并送至電堆模塊10的負(fù)極進(jìn)液口，二價(jià)鉻離子作為反應(yīng)物進(jìn)入電

堆模塊10進(jìn)行放電反應(yīng)后，得到的三價(jià)鉻離子流經(jīng)負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第一兩位三通閥2的第三

端口C至第一端口A方向，經(jīng)過(guò)負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第二均液整流器7整流，并以層流的方式均勻

的輸送至負(fù)極儲(chǔ)液罐9的下半部分。

[0089] 與之相應(yīng)的，聚集在正極儲(chǔ)液罐8下半部分的三價(jià)鐵離子通過(guò)第二均液整流器7被第二循環(huán)泵5抽出，流經(jīng)第二兩位三通閥3的第三端口C至第一端口A方向并送至電堆模塊10

的正極進(jìn)液口，三價(jià)鐵離子作為反應(yīng)物進(jìn)入電堆模塊10進(jìn)行放電反應(yīng)后，得到的二價(jià)鐵離

子流經(jīng)正極儲(chǔ)液罐8中第一兩位三通閥2的第三端口C至第二端口B方向，經(jīng)過(guò)正極儲(chǔ)液罐8

中第一均液整流器6整流，并以層流的方式均勻的輸送至正極儲(chǔ)液罐8的上半部分。

[0090] 具體地，本申請(qǐng)所提供的液流電池系統(tǒng)應(yīng)用于鋅溴液流儲(chǔ)能電池時(shí)的具體實(shí)施例如下：

[0091] 在鋅溴液流儲(chǔ)能電池中，正極儲(chǔ)液罐8、負(fù)極儲(chǔ)液罐9以及電堆模塊10的電化學(xué)反應(yīng)、標(biāo)準(zhǔn)電極電位和標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)如下：

[0092] 負(fù)極反應(yīng)式：Zn2++2e?=Zn；E0=?0.763；[0093] 正極反應(yīng)式：2Br??2e?=Br2；E0=1.087；[0094] 總反應(yīng)式：ZnBr2=Zn+Br2；E0=1.85；[0095] 在鋅溴液流儲(chǔ)能電池進(jìn)行充電循環(huán)前，需要將負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第一兩位三通閥2執(zhí)行至第三端口C至第二端口B方向，將負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第二兩位三通閥3執(zhí)行至第三端口

C至第一端口A方向，將正極儲(chǔ)液罐8中第一兩位三通閥2執(zhí)行至第三端口C至第一端口A方

向，將正極儲(chǔ)液罐8中第二兩位三通閥3執(zhí)行至第二端口B至第一端口A方向，進(jìn)一步的，開(kāi)啟

負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第二循環(huán)泵5和正極儲(chǔ)液罐8中的第一循環(huán)泵4，以使負(fù)極儲(chǔ)液罐9內(nèi)的電

解液流體正向流動(dòng)，以使正極儲(chǔ)液罐8內(nèi)的電解液流體逆向流動(dòng)，形成充電循環(huán)回路。

[0096] 在鋅溴液流儲(chǔ)能電池進(jìn)行充電循環(huán)過(guò)程中，如圖10所示，聚集在負(fù)極儲(chǔ)液罐9下半部分的二價(jià)鋅離子通過(guò)第二均液整流器7被第二循環(huán)泵5抽出，流經(jīng)第二兩位三通閥3的第

三端口C至第一端口A方向并送至電堆模塊10的負(fù)極進(jìn)液口，二價(jià)鋅離子作為反應(yīng)物進(jìn)入電

堆模塊10進(jìn)行充電反應(yīng)后，得到的析出的鋅單質(zhì)流經(jīng)負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第一兩位三通閥2的第

三端口C至第二端口B方向，經(jīng)過(guò)負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第一均液整流器6整流，并以層流的方式均

勻的輸送至負(fù)極儲(chǔ)液罐9的上半部分。

[0097] 與之相應(yīng)的，聚集在正極儲(chǔ)液罐8上半部分的負(fù)一價(jià)溴離子通過(guò)第一均液整流器6被第一循環(huán)泵4抽出，流經(jīng)第二兩位三通閥3的第二端口B至第一端口A方向并送至電堆模塊

10的正極進(jìn)液口，負(fù)一價(jià)溴離子作為反應(yīng)物進(jìn)入電堆模塊10進(jìn)行充電反應(yīng)后，得到的溴單

質(zhì)絡(luò)合物流經(jīng)負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第一兩位三通閥2的第三端口C至第一端口A方向，經(jīng)過(guò)正極儲(chǔ)

液罐8中第二均液整流器7整流，并以層流的方式均勻的輸送至正極儲(chǔ)液罐8的下半部分。

[0098] 在鋅溴液流儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電循環(huán)前，需要將負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第一兩位三通閥2執(zhí)行至第三端口C至第一端口A方向，將負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第二兩位三通閥3執(zhí)行至第二端口

B至第一端口A方向，將正極儲(chǔ)液罐8中第一兩位三通閥2執(zhí)行至第三端口C至第二端口B方

向，將正極儲(chǔ)液罐8中第二兩位三通閥3執(zhí)行至第三端口C至第一端口A方向，進(jìn)一步的，開(kāi)啟

負(fù)極儲(chǔ)液罐9中的第一循環(huán)泵4和正極儲(chǔ)液罐8中的第二循環(huán)泵5，以使負(fù)極儲(chǔ)液罐9內(nèi)的電

解液流體逆向流動(dòng)，以使正極儲(chǔ)液罐8內(nèi)的電解液流體正向流動(dòng)，形成放電循環(huán)回路。

[0099] 在鋅溴液流儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電循環(huán)過(guò)程中，如圖11所示，聚集在負(fù)極儲(chǔ)液罐9上半部分的鋅單質(zhì)通過(guò)第一均液整流器6被第一循環(huán)泵4抽出，流經(jīng)第二兩位三通閥3的第二端

口B至第一端口A方向并送至電堆模塊10的負(fù)極進(jìn)液口，鋅單質(zhì)作為反應(yīng)物進(jìn)入電堆模塊10

進(jìn)行放電反應(yīng)后，得到的二價(jià)鋅離子流經(jīng)負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第一兩位三通閥2的第三端口C至

第一端口A方向，經(jīng)過(guò)負(fù)極儲(chǔ)液罐9中第二均液整流器7整流，并以層流的方式均勻的輸送至

負(fù)極儲(chǔ)液罐9的下半部分。

[0100] 與之相應(yīng)的，聚集在正極儲(chǔ)液罐8下半部分的溴單質(zhì)絡(luò)合物通過(guò)第二均液整流器7被第二循環(huán)泵5抽出，流經(jīng)第二兩位三通閥3的第三端口C至第一端口A方向并送至電堆模塊

10的正極進(jìn)液口，溴單質(zhì)絡(luò)合物作為反應(yīng)物進(jìn)入電堆模塊10進(jìn)行放電反應(yīng)后，得到的負(fù)一

價(jià)溴離子流經(jīng)正極儲(chǔ)液罐8中第一兩位三通閥2的第三端口C至第二端口B方向，經(jīng)過(guò)正極儲(chǔ)

液罐8中第一均液整流器6整流，并以層流的方式均勻的輸送至正極儲(chǔ)液罐8的上半部分。

[0101] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍

之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。