[发明专利]一种测试钒电池电解液综合价态的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及钒电池，具体涉及测试钒电池的电解液的综合价态的 方法和装置。

背景技术

钒电池，其全称为全钒氧化还原液流电池(Vanadium Redox Battery，缩写为VRB)。作为一种绿色环保蓄电池，钒电池的制造、 使用及废弃过程均不产生有害物质。由于钒电池充电迅速，能量转化 率高，可以制备兆瓦级电池组，能够大功率长时间的提供电能，因此 在许多领域都有着重要的应用。

典型的钒电池的制备过程包括以下步骤：先将硫酸氧钒(IV)、 硫酸钒(III)、硫酸和水按比例配制成钒电解液，然后将电解液与适当 的电极材料、导电膜材料、电池壳体、电解液储罐以及电解液输送系 统共同组成钒电池。在钒电池中使用的典型的电解液含有50％氧化状 态为+3的钒离子和50％氧化状态为+4的钒离子组成的混合物，该电 解液通常被分成两个相等的部分作为正极电解液和负极电解液。术语 电解液综合价态是指钒电池电解液中所有钒离子的价态的平均值，典 型的钒电池电解的综合价态为3.5价。

在钒电池运行过程中，在钒电池的正极、负极发生电子交换，电 解液的正极价态或负极价态随着时间改变，电解液的综合价态理论上 不变，仍然是3.5价。然而，实际运行的钒电池会在长时间运行时， 可能会出现综合价态偏离3.5价的情况。例如，当钒电池液路发生泄 露时，空气的氧气进入液路后氧化了2价或者3价的钒离子，会使电 解液综合价态高于3.5价，此时电解液的平衡被破坏，影响钒电池的 使用性能。因此，在钒电池运行时，需要及时掌握钒电池电解液综合 价态的变化情况。

美国专利US20050164075公开的技术是利用钒电池电解液在各 组电池中的状态一致的理论，在供电钒电池堆以外，增加一组专门用 于检测钒电池开路电压(OCV)的电池，让电解液同时流过钒电池堆 和测试电池，通过测试电池得到的开路电压判断钒电池电解液的荷电 状态(SOC)。

中国专利CN1502141A公开的技术是电解液的生产，其中提到了 恢复电解液平衡的技术，恢复电解液平衡的工艺是用不对称电解槽、 消耗阳极，将阴极中的电解液电解还原到需要的价态。

在现有技术中，测量钒电池的综合价态的方法一般采用在钒电池 能取样然后采用电位滴定法进行测量，然而该取样法并不能满足对钒 电池进行在线检测的要求，而且取样还会加快破坏钒电池电解液的平 衡。

因此，需要一种可以及时准确地对钒电池电解液的综合价态进行 在线检测的方法。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种及时准确地对钒电池电解 液的综合价态进行在线测试的方法和装置。

为解决上述技术问题，本发明提供一种钒电池电解液综合价态的 测试方法，包括步骤：

a)获得钒电池的电解液电位的突变时间，所述突变时间包括正极 电解液电位的第一突变时间t1和负极电解液电位的第二突变时间t2；

b)利用所述第一突变时间t1和第二突变时间t2根据公式I得到 电解液综合价态a：

FMVnI=t2-t1(2a-7)]]>公式I，

公式I中：a为电解液综合价态；M为电解液总钒浓度，单位为 mol/L；V为电解液罐装体积，单位为L；n为钒电池的单电池数目， 单位为个；I为钒电池的充电电流，单位为A；F为法拉第常数。

优选的，所述电池电解液电位的突变时间为钒电池初充电或者经 过深放电后再充电时电解液的电位的突变时间。

优选的，步骤a)之前还包括步骤：

测量钒电池电解液的循环电位；

优选的，步骤a)中所述测试钒电池的电解液电位的突变时间具 体为：

a1)采集钒电池电解液电位数据；

a2)根据所述电位数据得到钒电池电解液电位的突变时间。