本發(fā)明屬于儲能電池，特別地，涉及一種旁路電流抑制裝置及液流電池。

背景技術(shù)：

1、液流電池作為一種新型的電池技術(shù)，以高效、安全可靠、長循環(huán)壽命、結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活等優(yōu)點取得了廣泛的關(guān)注。由于液流電池的電堆中各組電池的電解液是相連的，而它們之間由于本體的差異或電解液的不均勻分布會造成一定的電勢差，從而不可避免會產(chǎn)生旁路電流。旁路電流不僅存在于電堆中的各組電池之間，還存在于由電解液相連的不同電堆之間，而且它在系統(tǒng)運行及備用狀態(tài)下都會存在，因此會導(dǎo)致液流電池的庫侖效率和能量效率顯著下降。液流電池常用于大規(guī)模儲能，通常單電堆就包含幾十組串聯(lián)的單電池，而單個系統(tǒng)也需要串聯(lián)數(shù)個甚至數(shù)十個電堆。因此，旁路電流對液流電池的性能的負(fù)面影響不可忽視。

2、當(dāng)前，為降低不同電堆之間旁路電流的影響，主要是通過增加電堆外管道長度，減小管道橫截面積的方式來增大旁路電阻，從而降低旁路電流。然而，管道長度的增加，管道橫截面積的減小，不僅會需要增大泵的功率，?而且還會降低液流電池的效率，增大管路成本以及大幅增加系統(tǒng)占用的體積。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明實施例的目的在于提供一種旁路電流抑制裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的液流電池不同電堆之間存在旁路電流，導(dǎo)致液流電池庫侖效率和能量效率降低的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種旁路電流抑制裝置，包括輸液結(jié)構(gòu)、開合件和磁性件，所述輸液結(jié)構(gòu)上設(shè)有進(jìn)液口和出液口，所述輸液結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有與所述進(jìn)液口連通的第一腔室、與所述出液口連通的第二腔室，以及連通所述第一腔室與所述第二腔室的排液孔，所述開合件活動設(shè)置于所述第二腔室中，所述磁性件設(shè)于所述輸液結(jié)構(gòu)上；所述開合件能夠在所述磁性件提供的磁力作用下封閉所述排液孔，以使所述第一腔室與所述第二腔室不連通；所述開合件能夠在所述第一腔室中電解液的壓力作用下打開所述排液孔，以使所述第一腔室與所述第二腔室連通。

3、進(jìn)一步地，所述輸液結(jié)構(gòu)包括管殼體和設(shè)于所述管殼體內(nèi)部的環(huán)形管頸，所述環(huán)形管頸將所述管殼體內(nèi)部分隔形成所述第一腔室和所述第二腔室，所述環(huán)形管頸的環(huán)孔構(gòu)成所述排液孔，所述管殼體的一端設(shè)有所述進(jìn)液口，所述管殼體的另一端設(shè)有所述出液口。

4、進(jìn)一步地，所述開合件包括鉸接于所述環(huán)形管頸上的金屬翻板。

5、進(jìn)一步地，所述開合件的至少一側(cè)面上設(shè)有絕緣層。

6、進(jìn)一步地，所述旁路電流抑制裝置還包括用于限制所述開合件翻轉(zhuǎn)角度的緩沖組件，所述緩沖組件包括設(shè)于所述第二腔室中的基座和設(shè)于所述基座上的彈性件。

7、進(jìn)一步地，所述環(huán)形管頸的環(huán)孔中設(shè)有臺階結(jié)構(gòu)，所述磁性件嵌設(shè)于所述環(huán)形管頸的環(huán)孔中，且所述磁性件抵持于所述臺階結(jié)構(gòu)背離所述開合件的端面上。

8、進(jìn)一步地，所述臺階結(jié)構(gòu)朝向所述開合件的端面上設(shè)有環(huán)形墊。

9、進(jìn)一步地，所述磁性件為第一磁鐵，所述開合件上設(shè)有第二磁鐵。

10、進(jìn)一步地，所述磁性件為電磁鐵，所述旁路電流抑制裝置還包括用于調(diào)節(jié)通過所述電磁鐵的電流強度的電流調(diào)節(jié)裝置和用于根據(jù)電解液流量控制所述電流調(diào)節(jié)裝置電流強度的控制器，通過所述電磁鐵的電流強度i滿足以下公式：

11、i=(kqδ/n)*(ρs’/(μ0s3))1/2；

12、式中，i為通過電磁鐵的電流強度，單位為a；n為電磁鐵的線圈匝數(shù)；

13、μ0為真空導(dǎo)磁率，其值為4π*10-7kg·m/(s2a2)；s’為電磁鐵的磁路截面積，單位為m2；δ為氣隙長度，單位為m；k為磁力增強系數(shù)，其值為1.5~10；q為管殼體中單位時間（t-t,t）內(nèi)的電解液平均流量，單位為m3/s，其中，t為當(dāng)前時刻，t為預(yù)設(shè)時間周期，ρ為電解液密度，單位為kg/m3；s為開合件朝向所述第一腔體側(cè)受電解液擠壓的受力面積，單位為m2。

14、本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種液流電池，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的液流電池不同電堆之間存在旁路電流，導(dǎo)致液流電池庫侖效率和能量效率降低的問題。

15、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種液流電池，包括上述任一實施例提供的旁路電流抑制裝置。

16、本發(fā)明實施例中的上述一個或多個技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，至少具有如下有益效果之一：

17、本發(fā)明實施例中的旁路電流抑制裝置及液流電池，電解液經(jīng)由輸液結(jié)構(gòu)的進(jìn)液口進(jìn)入輸液結(jié)構(gòu)的第一腔室后，開合件能夠在磁性件提供的磁力作用下封閉排液孔，使得電解液無法經(jīng)由輸液結(jié)構(gòu)內(nèi)部的排液孔流入輸液結(jié)構(gòu)的第二腔室，隨著電解液不斷在第一腔室中積累，待第一腔室中的電解液對開合件的壓力大于磁性件對開合件的磁力時，開合件能夠在第一腔室中電解液的壓力作用下打開排液孔，此時第一腔室中的電解液便可快速經(jīng)由排液孔流入第二腔室實現(xiàn)電解液的流通，此過程中第一腔室中的電解液對開合件的壓力逐漸減小至開合件能夠在磁性件提供的磁力作用下重新封閉排液孔，阻斷第一腔室與第二腔室之間的電解液流通。如此循環(huán)，在保證電解液總流量供應(yīng)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了電解液在電堆之間的間歇式流動，切斷了電堆之間的旁路電流通道，有效抑制電堆間旁路電流的產(chǎn)生。

技術(shù)特征：

1.一種旁路電流抑制裝置，其特征在于，包括輸液結(jié)構(gòu)、開合件和磁性件，所述輸液結(jié)構(gòu)上設(shè)有進(jìn)液口和出液口，所述輸液結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有與所述進(jìn)液口連通的第一腔室、與所述出液口連通的第二腔室，以及連通所述第一腔室與所述第二腔室的排液孔，所述開合件活動設(shè)置于所述第二腔室中，所述磁性件設(shè)于所述輸液結(jié)構(gòu)上；所述開合件能夠在所述磁性件提供的磁力作用下封閉所述排液孔，以使所述第一腔室與所述第二腔室不連通；所述開合件能夠在所述第一腔室中電解液的壓力作用下打開所述排液孔，以使所述第一腔室與所述第二腔室連通。

2.如權(quán)利要求1所述的旁路電流抑制裝置，其特征在于，所述輸液結(jié)構(gòu)包括管殼體和設(shè)于所述管殼體內(nèi)部的環(huán)形管頸，所述環(huán)形管頸將所述管殼體內(nèi)部分隔形成所述第一腔室和所述第二腔室，所述環(huán)形管頸的環(huán)孔構(gòu)成所述排液孔，所述管殼體的一端設(shè)有所述進(jìn)液口，所述管殼體的另一端設(shè)有所述出液口。

3.如權(quán)利要求2所述的旁路電流抑制裝置，其特征在于，所述開合件包括鉸接于所述環(huán)形管頸上的金屬翻板。

4.如權(quán)利要求1所述的旁路電流抑制裝置，其特征在于，所述開合件的至少一側(cè)面上設(shè)有絕緣層。

5.如權(quán)利要求1所述的旁路電流抑制裝置，其特征在于，所述旁路電流抑制裝置還包括用于限制所述開合件翻轉(zhuǎn)角度的緩沖組件，所述緩沖組件包括設(shè)于所述第二腔室中的基座和設(shè)于所述基座上的彈性件。

6.如權(quán)利要求2所述的旁路電流抑制裝置，其特征在于，所述環(huán)形管頸的環(huán)孔中設(shè)有臺階結(jié)構(gòu)，所述磁性件嵌設(shè)于所述環(huán)形管頸的環(huán)孔中，且所述磁性件抵持于所述臺階結(jié)構(gòu)背離所述開合件的端面上。

7.如權(quán)利要求6所述的旁路電流抑制裝置，其特征在于，所述臺階結(jié)構(gòu)朝向所述開合件的端面上設(shè)有環(huán)形墊。

8.如權(quán)利要求1至7任一項所述的旁路電流抑制裝置，其特征在于，所述磁性件為第一磁鐵，所述開合件上設(shè)有第二磁鐵。

9.如權(quán)利要求1至7任一項所述的旁路電流抑制裝置，其特征在于，所述磁性件為電磁鐵，所述旁路電流抑制裝置還包括用于調(diào)節(jié)通過所述電磁鐵的電流強度的電流調(diào)節(jié)裝置和用于根據(jù)電解液流量控制所述電流調(diào)節(jié)裝置電流強度的控制器，通過所述電磁鐵的電流強度i滿足以下公式：

10.一種液流電池，其特征在于，包括權(quán)利要求1至9任一項所述的旁路電流抑制裝置。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種旁路電流抑制裝置及液流電池，旁路電流抑制裝置包括輸液結(jié)構(gòu)、開合件和磁性件，輸液結(jié)構(gòu)上設(shè)有進(jìn)液口和出液口，輸液結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有與進(jìn)液口連通的第一腔室、與出液口連通的第二腔室，以及連通第一腔室與第二腔室的排液孔，開合件活動設(shè)置于第二腔室中，磁性件設(shè)于輸液結(jié)構(gòu)上。開合件能夠在磁性件提供的磁力作用下封閉排液孔，使得電解液無法經(jīng)由輸液結(jié)構(gòu)內(nèi)部的排液孔流入輸液結(jié)構(gòu)的第二腔室。開合件能夠在第一腔室中電解液的壓力作用下打開排液孔，實現(xiàn)了電解液在電堆之間的間歇式流動，切斷了電堆之間的旁路電流通道，有效抑制電堆間旁路電流的產(chǎn)生。

技術(shù)研發(fā)人員：陳瑞達(dá),趙蕓達(dá),王錫龍,施哲夫,靳棟棟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：常州星辰新能源有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28