[发明专利]电池测试装置、方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及电池测试技术，具体涉及利用例如充放电仪等测试仪器对例如液流电池等电池单体或电池堆进行测试的电池测试装置、方法和系统。

背景技术

全钒液流储能电池(all vanadium redox flow battery，VRB)以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子为电池充放电时正负极电极反应的活性物质。全钒液流储能电池除具有液流储能电池的普遍优点外，由于电解质金属离子只有钒离子一种，还能够避免充放电时因为离子互串而导致的电解液污染问题，并且钒电解质溶液可循环使用和再生利用，节约资源。

电池测试是电化学能源研发和生产过程中的关键环节。目前在全钒液流电池单体测试中，并没有一套标准化的产品出现，最主要的方式有三种：第一，应用电化学测试设备测试；第二种是利用充放电电仪，例如，铅酸蓄电池充放电电仪进行测试；第三种测试方法是利用恒流或恒压电源进行充电，以恒电阻或用电器(即恒功率)进行放电。

使用电化学测试设备多为高校或科研院所，如使用电化学工作站，或电化学综合测试仪，这类设备一般提供较多的电化学测试功能，但是通常提供的电流强度较低，而且价格较高。以Princeton allpled reserch(PAR)PARSTAT 2273型电化学工作站为例，一台的价格约在30万元人民币，但只能提供2A的电流输出，要增大电流值，须购置另外的配件。在大功率全钒液流电池测试时不适用，或测试成本较为昂贵。

使用恒流电源充电、使用恒电阻或用电器恒功率放电的方法虽然比较直观，在一般示范项目、展览中或一些物理学实验室也比较常用，但这种测试方法充放电的电压、电流很难自由调节，故在电化学测试中较为不便。

充放电仪是目前企业最常用的测试手段，价格便宜，可以实现简单的编程，这种充放电仪，为防止电池电压过低，一般采用电压、电流双闭环控制。即在设定充放电电流时，同时设定电压下限值为U₀。当电池两端电压值U大于U₀时，则按照设定的电流值进行充放电测试，当电池两端电压值U小于U₀时，则不符合启动条件，充放电仪不启动。一般充放电仪是针对铅酸蓄电池设计的，铅酸蓄电池单体额定电压为2V，一个电池组由6片单体电池组成，额定电压是12V。对于全钒液流电池来说，电池单体充满时开路电压OCV值一般不超过1.65V，放完时一般不超过1.3V，放电后的工作电压会更低，有时会小于1V，故不完全适用。因此经常做法是要求厂家定做设备，增加摩斯电路，因此，使用一台充放电仪就需要定做一台，由此带来较高的技术改造费用和较长的周期。

此外，电化学测试设备及充放电仪只能记录电池的电压、电流以及单体电池(或电堆，即，由电池单体通过串联或并联组成的电池组)温度的变化特征，对于钒电池运行的其他工艺参数状态(如电解液流速或流量，电解液温度、储液罐内电解液液位变化等)无法记录。即，在测试过程中无法耦合电池性能与电池运行状态的对应关系。

另外，液流电池在运行过程中电解液是在电池内外循环的，且对温度较为敏感，已发生过电解质析出而阻塞管路、碳毡电极表面杂质堵塞管路、电解液泄漏或副反应(如发生水电解反应)等问题。又由于全钒液流电池容量与功率相对独立，有些情况下连续测试时间要远远长于其他种类的电池，因此对测试的便捷性和安全性有非常高的要求。

发明内容

针对现有技术中的一个或多个问题，本发明的一个目的是提供一种电池测试装置、方法和系统，其利用例如充放电仪等测试仪器对例如液流电池等电池单体或电池堆进行测试。

根据本发明一方面，提供了一种电池测试装置，包括：测试仪器，与待测试的电池相连，用于执行电池测试；以及电压补偿装置，连接在电池与测试仪器之间，用于对测试仪器启动电压与电池两端电压之差进行补偿，使得能够启动测试仪器执行测试。

根据本发明实施例，当电池两端电压不小于测试仪器启动电压时，电压补偿装置不提供补偿电压；当电池两端电压小于测试仪器启动电压时，电压补偿装置提供补偿电压。

根据本发明实施例，电压补偿装置包括补偿电源、电流限制器和补偿控制器，电流限制器与测试仪器、补偿控制器、补偿电源以及电池相连，

补偿电源用于提供补偿电压，所述补偿电压对测试仪器启动电压与电池两端电压之差进行补偿；

电流限制器用于将通过电压补偿装置的电流限制到零或接近零；以及

补偿控制器用于根据测试仪器启动电压和电池两端电压来控制所述补偿电源，并根据电池两端电压和补偿电压来控制电流限制器。