[发明专利]全钒液流电池荷电状态在线监测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电池荷电状态监测领域，尤指一种全钒液流电池荷电状态在线监测方法及系统。

背景技术

现有电池荷电状态监测领域中主要有以下几种监测方法，其中美国专利中采用辅助参比电池，或在电堆端独立出一块电池，通过建立开路电压OCV与荷电状态SOC关系来确定电解液所处的SOC状态。这种计算方法前提是正负极电解液SOC相等，而实际钒电池系统两侧电解液由于外界氧化或离子迁移导致电化学不平衡，电化学不完全可逆，所以使用此方法就不能准确地描述出正负极电解液所处的SOC状态。

另一种快速在线检测全钒液流电池SOC状态的方法，用确定SOC状态的参比溶液与管路中流动的电解液用离子交换膜连接，组成一个电池，测量其电势差，再标准曲线插值即得到所处的SOC状态；其次，是将正负极电解液通过旁路用离子交换膜连接，以石墨棒为电极，组成电池，通过检测电池的电势差，在标准曲线中插值，得到SOC值，该方法采用的参比溶液，需要长期稳定才能得到准确的测量结果。

另一种是通过监测正负极电解液电势差来计算电池SOC的方法，在钒电池的正负极储液罐中分别置入同类参比电极，测量两参比电极之间的电势差，通过公式换算得到电池SOC；(1)此方法得到SOC的前提是正负极电解液荷电状态相等，但实际系统正负极电解液由于外界氧化或离子迁移导致电化学不平衡，电化学不完全可逆，导致正负极SOC不相等甚至偏差较大；(2)通过测量参比电极两端的电势差来计算电池SOC不可靠，参比电极稳定，在它上面不发生电化学反应，它两端的电势差理论上应该始终为0。

最后一种方案即在实时运行的电堆中，引出一个旁路，独立出来一块小的辅助参比电池，通过测定其开路电压来监控整个电池的运行状态。这是钒电池SOC监测最常用的方法。其中，主要通过监测参比电池两端的开路电压，通过Nernst方程换算得到电池的SOC。

根据Nernst方程，原电池的电动势

对于正半电池，SOCa=[VO2+][VO2+]+[VO2+],]]>故1-1SOCa=[VO2+][VO2+]]]>