專利名稱：流動電解液貯藏系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流動電解液電池組。本發(fā)明尤其但不完全涉及具有箱內(nèi)箱的流動電解液貯藏系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
獨立式供電系統(tǒng)中使用的電池組通常是鉛酸電池組。然而，鉛酸電池組在性能和環(huán)境安全方面具有局限。例如，處于熱氣候條件時，尤其當它們偶爾完全放電時，典型的鉛酸電池組經(jīng)常具有非常短的壽命。鉛酸電池組也對環(huán)境有害，因為，鉛是鉛酸電池組的主要成分，并在制造和處理期間可以導致嚴重的環(huán)境問題。流動電解液電池組，比如鋅溴電池組、鋅氯電池組和釩液流電池組，提供克服鉛酸電池組的上述局限的潛力。具體地，流動電解液電池組的有效壽命不受深放電應(yīng)用的影響， 并且流動電解液電池組的能量重量比較鉛酸電池的能量重量比高達六倍。像鉛酸電池組，流動電解液電池組包括比單個電池產(chǎn)生更高總電壓的ー堆電池。但是，不像鉛酸電池組的是，流動電解液電池組中的電池經(jīng)由電解液循環(huán)路線而液壓連接。參考圖1，流程圖示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的基本鋅溴流動電解液電池組100。鋅溴電池組100包括負極電解液循環(huán)路線105和獨立的正極電解液循環(huán)路線110。負極電解液循環(huán)路線105包括作為活性化學物質(zhì)的鋅離子，正極電解液循環(huán)路線110包括作為活性化學物質(zhì)的溴離子。鋅溴電池組100也包括負極電解液泵115，正極電解液泵120，負極鋅電解液(陽極電解液)箱125，和正極溴電解液(陰極電解液)箱130。通常將絡(luò)合劑添加到溴電解液以形成多溴復(fù)合物，其減少元素溴的反應(yīng)性和蒸汽壓力。
為了獲得高壓，鋅溴電池組100還包括以雙極布置的方式連接的ー堆電池。例如，電池135包括半電池140，145，其中，半電池包括雙極性電極板155和微孔隔板165。然后，鋅溴電池組100具有位于集電極電極板160的正極極性端和位于另ー個集電極電極板150的負極極性端?？梢愿鶕?jù)下列方程式描述充電期間在正極半電池，比如半電池145中的化學反應(yīng)2Br — Br2+2e方程式 I因此，溴以與正極電解液循環(huán)路線110液壓連通的方式形成在半電池中，然后，將溴存儲在正極溴電解液箱130中?？梢愿鶕?jù)下列方程式描述充電期間在負極半電池，比如半電池140中的化學反應(yīng)Zn2+2e — Zn方程式 2因此，金屬鋅層170以與負極電解液循環(huán)路線105接觸的方式形成在集電極電極板150上。于是，放電期間在半電池140，145中的化學反應(yīng)是方程式I和方程式2的逆向?，F(xiàn)有技術(shù)公開了對包括各種標準尺寸和位置的電解液存儲箱的流動電解液電池組系統(tǒng)進行封裝的多種方法。通常，一個用于陽極電解液且ー個用于陰極電解液的兩個獨立的箱彼此鄰近地布置，并布置在電池組電池堆鄰近。然后，采用適當?shù)摹肮艿馈保ū煤蛙浌?，使電解液循環(huán)從存儲箱，經(jīng)過電池堆，回到存儲箱。然而，電介質(zhì)存儲箱的這種傳統(tǒng)形狀和布置可能導致許多問題，包括與泄露電解液相關(guān)的安全隱患、管道成本過高、材料浪費、制造成本高、以及系統(tǒng)過大。因此，存在克服或減輕與現(xiàn)有技術(shù)的流動電解液電池組相關(guān)的上面討論的許多問題的需要。發(fā)明目的因此，本發(fā)明的目的是克服或減輕現(xiàn)有技術(shù)的ー個或多個缺點，包括提供用于使電解液循環(huán)經(jīng)過電池組電池堆的改進流動電解液貯藏系統(tǒng)，以減少制造成本、増加安全性、提高電解液箱的結(jié)構(gòu)魯棒性，并減少箱的尺寸和重量。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)ー個方面，本發(fā)明是一種用于流動電解液電池組的流動電解液貯藏系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括電池組電池堆；定位在電池組電池堆下方的外箱；定位在外箱內(nèi)部和電池組電池堆下方的內(nèi)箱； 其中，電池組電池堆的正極電解液輸入端口和正極電解液輸出端ロ直接在外箱上方，并不直接在內(nèi)箱上方。可選地，內(nèi)箱橫著定位在外箱的對角之間，并定位在電池組電池堆的對角下方?？蛇x地，系統(tǒng)包括定位在外箱上方并鄰近電池組電池堆的第一泵，和定位在內(nèi)箱上方并鄰近電池組電池堆的第二泵?？蛇x地，外箱包含鋅電解液，而內(nèi)箱包含溴電解液?？蛇x地，外箱和內(nèi)箱由回轉(zhuǎn)成型塑料制成。可選地，外箱和內(nèi)箱共享共用蓋?？蛇x地，外箱和內(nèi)箱是完整的、分離的箱子，并且內(nèi)箱適配外箱的空隙內(nèi)?？蛇x地，凸起邊與外箱的邊緣成一整體?？蛇x地，內(nèi)箱的下表面朝向電解液收集區(qū)域傾斜?？蛇x地，內(nèi)箱和外箱的上部形成用于冷卻結(jié)構(gòu)的空腔的壁?？蛇x地，用于冷卻結(jié)構(gòu)的空腔的壁包括用于安裝冷卻風扇的孔。


為了有助于理解本發(fā)明并使本領(lǐng)域技術(shù)人員能執(zhí)行本發(fā)明，下面僅參考附圖，通過實例描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，附圖中圖I是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的基本鋅溴流動電解液電池組的視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例包括隱藏細節(jié)的流動電解液電池組的流動電解液貯藏系統(tǒng)的上視圖的視圖；圖3是圖I的截面A-A的側(cè)剖視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的流動電解液貯藏系統(tǒng)中的鋅電解液的循環(huán)路線；圖4是圖I的截面B-B的側(cè)剖視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的流動電解液貯藏系統(tǒng)中的溴電解液的循環(huán)路線。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的流動電解液貯藏系統(tǒng)500的頂視圖的視圖。圖6是圖5的截面A-A的側(cè)剖視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的可選實施例的流動電解液貯藏系統(tǒng)中的鋅電解液的循環(huán)路線。圖7是圖5的截面B-B的側(cè)剖視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的可選實施例的流動電解液貯藏系統(tǒng)中的溴電解液的循環(huán)路線。圖8是根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的流動電 解液電池組的圖5的流動電解液貯藏系統(tǒng)的正面分解透視圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的流動電解液電池組的圖5的流動電解液貯藏系統(tǒng)的背面分解透視圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的流動電解液電池組的圖5的流動電解液貯藏系統(tǒng)的正面裝配透視圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，圖中所示部件布局的較小偏差不會減損本發(fā)明公開的實施例的恰當功能。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例包括用于流動電解液電池組的電池堆。以圖中的簡明外形來示出本發(fā)明的要素，從而僅顯示對理解本發(fā)明的實施例所必需的那些具體細節(jié)，以避免所公開的細節(jié)與根據(jù)本描述的對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的額外細節(jié)相混。本專利說明書中，諸如第一和第二、左和右、前和后、上和下等形容詞僅用于將ー個要素或方法步驟和另ー個要素或方法步驟區(qū)別定義，而沒必要需要由這些形容詞描述的具體相對位置或順序。諸如“包含”或“包括”的詞語不用于限定要素或方法步驟的排外集合。更確切地，這些詞語僅限定包括在本發(fā)明的具體實施例中的要素或方法步驟的最小集
ム
ロ ο參考圖2，視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的包括隱藏細節(jié)的流動電解液電池組的流動電解液貯藏系統(tǒng)200的上視圖。系統(tǒng)200包括電池堆205、具有溴電解液箱形式的內(nèi)箱210、以及具有鋅電解液箱形式的外箱215。溴電解液泵220定位在溴電解液箱210上方，鋅電解液泵225定位在鋅電解液箱215上方。鋅輸入端ロ 230使鋅電解液可以從鋅電解液箱215流動到電池堆205，而鋅輸出端ロ 235使鋅電解液可以從電池堆205流動到鋅電解液箱215。類似地，溴輸入端ロ 240使溴電解液可以從溴電解液箱210流動到電池堆205，而溴輸出端ロ 245使鋅電解液可以從電池堆205流動到溴電解液箱210。參考圖3，圖I的截面A-A的側(cè)剖視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的流動電解液貯藏系統(tǒng)200中的鋅電解液的循環(huán)路線。如示，鋅電解液箱215下方附近的鋅電解液進入入口管305，然后由鋅電解液泵225泵送到鋅輸入端ロ 230。然后，如箭頭所示鋅電解液流經(jīng)各種電極板之間的電池堆205，并流出鋅輸出端ロ 235，以返回到鋅電解液箱215。溴電解液箱210和鋅電解液箱215共享共用蓋320。此外，溴電解液箱210的下表面325可以相對于流動電解液貯藏系統(tǒng)200的下表面傾斜，以提高溴復(fù)合物的收集和處理。
線310，315分別指示鋅電解液和溴電解液的液面。如示，電池組電池堆205的鋅電解液輸入端ロ 230和鋅電解液輸出端ロ 235直接在鋅電解液箱215的上面，而沒有直接在溴電解液箱210的上面。這能夠在僅采用最少的“管道”裝置諸如軟管和配件的情形下，使鋅電解液從鋅電解液箱215直接流動到電池組電池堆205，并從電池組電池堆205流出。而且，這種管道中的任何泄露更可能是獨立的，并不會導致鋅電解液箱215和溴電解液箱210之間的電解液交叉污染。而且，沿著鋅電解液箱215的邊緣的凸起邊330使來自電池堆205、泵220，225和其它管道軟管335的潛在泄露被有效地收集并被保持在蓋320的上方。這可以消除對在溴電解液箱210和鋅電解液箱215兩者之下的容納托盤的額外需要。 參考圖4，圖I的截面B-B的側(cè)剖視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的流動電解液貯藏系統(tǒng)200中的溴電解液的循環(huán)路線。如示，溴電解液箱210下方附近的溴電解液進入入口管405，然后由溴電解液泵220泵送到溴輸入端ロ 240。然后，如箭頭所示溴電解液流經(jīng)各種電極板之間的電池堆205，并流出溴輸出端ロ 245，以返回到溴電解液箱210。如圖2中所示，電解液一般橫著流經(jīng)電池組電池堆205，諸如鋅電解液在端ロ 230處進入，并在端ロ 235處離開，而溴電解液在端ロ 240處進入，并在端ロ 245處離開。通過關(guān)于電池組電池堆205對角放置溴電解液箱210，經(jīng)由端ロ 245返回的溴電解液與直接在下面的溴電解液箱210相符，類似地，經(jīng)由端ロ 235返回的鋅電解液與直接在下面的鋅電解液箱215相符。因此，不必需要額外的管道來將電解液從電池組電池堆205送回到溴電解液箱210或鋅電解液箱215。此外，已經(jīng)知道溴電解液的溴復(fù)合物的化學活性一般顯著大于鋅電解液。通過將溴電解液箱210定位在鋅電解液箱215的內(nèi)部，減少溴電解液泄露到系統(tǒng)200外面的危險，因為溴電解液被有效保持在雙壁容器內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，存在用于制造流動電解液貯藏系統(tǒng)200的多種技術(shù)。例如，回轉(zhuǎn)成型可以用于同時整體形成溴電解液箱210和鋅電解液箱215。因此，可以僅使用用于固定蓋320的焊接來完成系統(tǒng)200的電解液外売。此外，本發(fā)明的箱內(nèi)箱結(jié)構(gòu)使箱壁的的整體剛度得到提高，其允許使用更薄的壁厚和更少的總重量。參考圖5，視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的包括隱藏細節(jié)的流動電解液電池組的流動電解液貯藏系統(tǒng)500的頂視圖。系統(tǒng)500包括電池堆640、具有溴電解液箱形式的內(nèi)箱510、具有鋅電解液箱形式的外箱515。溴電解液泵520定位在溴電解液箱510上方，鋅電解液泵525定位在鋅電解液箱515上方。如圖6中所示，鋅輸入端ロ 530定位在鋅電解液泵525下方，使鋅電解液從鋅電解液箱515流動到電池堆，并且鋅輸出端ロ 535使鋅電解液從電池堆流動到鋅電解液箱515。類似地，如圖7中所示，溴輸入端ロ 540定位在溴電解液泵520下面，使溴電解液從溴電解液箱510流動到電池堆，并且溴輸出端ロ 545使鋅電解液從電池堆流動到溴電解液箱510。溴氣收集管550從溴電解液箱510延伸。這能夠在例如由于異常操作導致壓カ增大的情形下使溴氣經(jīng)由壓敏安全閥從溴電解液箱510有利地排出。類似地，鋅氣收集管555從鋅電解液箱515延伸。這能夠在壓カ増大的情形下使鋅氣經(jīng)由壓敏安全閥從鋅電解液箱515有利地排出。參考圖6，圖5的截面C-C的側(cè)剖視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的可選實施例的流動電解液貯藏系統(tǒng)500中的鋅電解液的循環(huán)路線。如示，鋅電解液進入入口管605，然后由鋅電解液泵525泵送到鋅輸入端ロ 530。然后，如箭頭所示，鋅電解液流經(jīng)各種電極板之間的電池堆640，并流出鋅輸出端ロ 535，以返回到鋅電解液箱515。溴電解液箱510和鋅電解液箱515都是完整的、分離的箱子。此外，溴電解液箱510的下表面625可以相對于流動電解液貯藏系統(tǒng)200的下表面傾斜，以提高溴復(fù)合物的收集和處理。線610，615分別指示鋅電解液和溴電解液的液面。如示，電池組電池堆640的鋅電解液輸入端ロ 530和鋅電解液輸出端ロ 535直接在鋅電解液箱515上方，而沒有直接在溴電解液箱510上方。這能夠在僅采用最少的“管道”裝置，諸如軟管和配件的情形下，使鋅電解液直接從鋅電解液箱515流動到電池組電池堆505，并從電池組電池堆505流出。而 且，這種管道中的任何泄露更可能是獨立的，并不會導致鋅電解液箱515和溴電解液箱510之間的電解液交叉污染。而且，沿著鋅電解液箱515的邊緣的凸起邊630使來自溴電解液箱510、電池堆640、泵520，525和其它管道軟管635的潛在泄露被有效收集并被保持在鋅電解液箱515的上方。這可以消除對在溴電解液箱510和鋅電解液箱515兩者之下的容納托盤的額外需要。參考圖7，圖5的截面D-D的側(cè)剖視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的可選實施例的流動電解液貯藏系統(tǒng)500中的溴電解液的循環(huán)路線。如示，溴電解液進入入口管705，然后由溴電解液泵520泵送到溴輸入端ロ 540。然后，如箭頭所示，溴電解液流經(jīng)各種電極板之間的電池堆640，并流出溴輸出端ロ 545，以返回到溴電解液箱510。電解液一般橫著流經(jīng)電池堆640，諸如，鋅電解液在端ロ 530處進入，并在端ロ 535處離開，溴電解液在端ロ 540處進入，并在端ロ 545處離開。通過關(guān)于電池組電池堆640對角放置溴電解液箱510，經(jīng)由端ロ 545返回的溴電解液與直接在下方的溴電解液箱510相符，類似地，經(jīng)由端ロ 535返回的鋅電解液與直接在下方的鋅電解液箱515相符。因此，不必需要額外的管道將電解液從電池組電池堆640送回到溴電解液箱210或鋅電解液箱215。圖8是根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的流動電解液電池組的流動電解液貯藏系統(tǒng)500的正面分解透視圖。系統(tǒng)500包括溴電解液箱510和鋅電解液箱515。鋅電解液箱515和溴電解液箱510是完整的、分離的箱子，并且成型為溴電解液箱510適配在鋅電解液箱515的空隙內(nèi)。溴電解液泵520定位在溴電解液箱510上方，而鋅電解液泵525定位在鋅電解液箱515上方。溴電解液箱510的上表面820和鋅電解液箱515的上表面830限定安置電池堆640的表面。溴電解液箱510的上部810和鋅電解液箱515的上部800形成壁，該壁與電池堆640 —起限定用于冷卻結(jié)構(gòu)(未示出)的空腔。電解液在返回到鋅電解液箱515或溴電解液箱510之前，被泵送經(jīng)過位于空腔中的冷卻結(jié)構(gòu)。風扇，例如安裝在預(yù)制空腔中，可以用于使空氣在上部800和810、溴電解液箱510、鋅電解液箱515和電池組電池堆640的引導下，經(jīng)過冷卻結(jié)構(gòu)從空腔的一端移到另ー端。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，冷卻結(jié)構(gòu)的實例是具有大表面區(qū)域的一系列長熱交換器管，其中鋅電解液和溴電解液可以利用所述大表面區(qū)域來交換熱量。圖9是根據(jù)本發(fā)明的可替代實施例的流動電解液電池組的流動電解液貯藏系統(tǒng)500的背面分解透視圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的流動電解液電池組的流動電解液貯藏系統(tǒng)500的正面裝配透視圖?？傊景l(fā)明的一些實施例的優(yōu)點包括提高魯棒性、安全性和效率，并減少流動電解液電池組系統(tǒng)的尺寸和重量。減少對于外部管道軟管和固定裝置的需要，這減少電解液泄露的危險,并降低流動電解液貯藏系統(tǒng)的成本。出于向本領(lǐng)域技術(shù)人員說明的目的，提供本發(fā)明的各種實施例的上述描述。并非想窮盡本發(fā)明，或?qū)⒈景l(fā)明僅局限于所公開的個別實施例。如上所述，本發(fā)明的許多替代和變型對于以上教示的技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，雖然已經(jīng)具體討論了ー些替代實施例，但是其他實施例是明顯的或者易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)。因此，本專 利說明書意在包含文中已經(jīng)討論的本發(fā)明的所有替代、修改和變型、以及落在上述發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的其他實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于流動電解液電池組的流動電解液貯藏系統(tǒng)，包括 電池組電池堆； 定位在所述電池組電池堆下方的外箱；以及 定位在所述外箱內(nèi)部和所述電池組電池堆下方的內(nèi)箱； 其中，所述電池組電池堆的正極電解液輸入端口和正極電解液輸出端口直接在所述外箱上面，而沒有直接在所述內(nèi)箱上面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流動電解液貯藏系統(tǒng)，其中，所述內(nèi)箱橫著定位在所述外箱的對角之間，并定位在所述電池組電池堆的對角下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流動電解液貯藏系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括定位在所述外箱上方并鄰近所述電池組電池堆的第一泵和定位在所述內(nèi)箱上方并鄰近所述電池組電池堆的第二泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流動電解液貯藏系統(tǒng)，其中，所述外箱包含鋅電解液，并且所述內(nèi)箱包含溴電解液。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流動電解液貯藏系統(tǒng)，其中，所述外箱和所述內(nèi)箱由回轉(zhuǎn)成型
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流動電解液貯藏系統(tǒng)，其中，所述外箱和所述內(nèi)箱共享共用至JHL ο
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流動電解液貯藏系統(tǒng)，其中，所述外箱和所述內(nèi)箱是完整的、分離的箱子，并且所述內(nèi)箱適配在所述外箱的空隙內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流動電解液貯藏系統(tǒng)，其中，凸起邊與所述外箱的邊緣成一整體。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流動電解液貯藏系統(tǒng)，其中，所述內(nèi)箱的下表面朝向電解液收 >集區(qū)域傾斜。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流動電解液貯藏系統(tǒng)，其中，所述內(nèi)箱和所述外箱的上部形成用于冷卻結(jié)構(gòu)的空腔的壁。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的流動電解液貯藏系統(tǒng)，其中，用于冷卻結(jié)構(gòu)的所述空腔的壁包括用于安裝冷卻風扇的孔。
全文摘要
一種用于流動電解液電池組的流動電解液貯藏系統(tǒng)(500)。該系統(tǒng)(500)包括放置在電池組電池堆(640)之下的外電解液箱(515)和內(nèi)電解液箱(510)。內(nèi)箱(510)橫著定位在外電解液箱(515)的對角之間，并在電池組電池堆(640)的對角下方。
文檔編號H01M2/38GK102714295SQ201080061971
公開日2012年10月3日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者A·R·溫特 申請人:紅流私人有限公司