[实用新型]一种大容量锂硫液流系统

说明书

本实用新型公开并提供了一种大容量锂硫液流系统,其减少活性物质的损失并提高电池使用寿命。本实用新型包括单元电池组、正极循环系统和负极再生循环系统，所述单元电池组由一节单元电堆或两节及两节以上的单元电堆串联组成，所述单元电堆包括负极反应腔，所述负极反应腔内适配设置有锂板，所述负极再生循环系统包括有与所述负极反应腔的一端相连接的电解液输送部分，所述电解液输送部分内设置有电解液，所述电解液流至所述负极反应腔中，并稀释所述锂板附近聚硫化锂的浓度。本实用新型可用于电池生产的技术领域。

技术领域

本实用新型涉及一种大容量锂硫液流系统。

背景技术

化学电源作为其中的一类储能装置，其具有高效、稳定和便捷的特点，并被广泛应用于便携式电子产品、电动汽车或分布式能源系统等众多领域。化学电源的发展经历了从铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池等阶段，已经逐步形成了多种类、多方向的多元化发展趋势。

锂硫电池的理论比能量为2600Wh/kg，硫元素作为其活性物质具有来源广泛、成本低廉和环境友好等特点。近年来锂硫电池备受关注和青睐，但是其存在着严重的安全隐患，尤其在短路或重负荷条件下可能会引发一系列的安全问题。液流电池是将活性物质储存在流动的电解液中，可实现功率与储能量独立设计、电堆易于模块化、安全性高和满足大规模蓄电储能的目标。

综合锂硫电池和液流电池各自的优势，科研工作者开发出了具有高性能的储能电池—锂硫液流电池。锂硫液流电池不仅可以一定程度上消除锂硫电池的安全隐患，同时也兼备了锂硫电池的高放电比容量、高能量密度、高放电电压等优异性能。另外，锂硫液流电池也继承了液流电池的大输出功率和储能容量可独立设计的优势，从而能够满足大规模蓄储电领域的需求。但是，在充放电过程中，溶解性高的聚硫化锂会穿过隔膜到达负极与金属锂发生副反应，造成活性物质不可逆的损失。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种减少活性物质的损失并提高电池使用寿命的大容量锂硫液流系统。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括单元电池组、正极循环系统和负极再生循环系统，所述单元电池组由一节单元电堆或两节及两节以上的单元电堆串联组成，所述单元电堆包括负极反应腔，所述负极反应腔内适配设置有锂板，所述负极再生循环系统包括有与所述负极反应腔的一端相连接的电解液输送部分，所述电解液输送部分内设置有电解液，所述电解液流至所述负极反应腔中，并稀释所述锂板附近聚硫化锂的浓度。

进一步地，所述单元电堆还包括正极反应腔和隔膜，所述单元电堆竖直设置，所述单元电堆上下两端分别设置有正极端板和负极端板，所述正极反应腔、所述隔膜、所述负极反应腔和所述锂板从上至下设置在所述正极端板与所述负极端板之间。

进一步地，所述负极再生循环系统还包括活性物质再生部分，所述活性物质再生部分包括集液罐，所述负极反应腔的另一端与所述集液罐的一端相连通，所述集液罐的另一端与所述正极反应腔的一端相连通。

进一步地，所述正极循环系统包括正极储液罐，所述正极储液罐的两端分别连通所述正极反应腔的两端，所述正极储液罐的一端接入有正极泵机。

进一步地，所述电解液输送部分包括与所述负极反应腔相连通的负极储液罐，所述负极储液罐与所述负极反应腔之间设置有负极泵机。

进一步地，所述单元电堆的外部设置有密封层。

进一步地，所述正极反应腔和所述负极反应腔均设置有集流体，所述集流体包括碳毡和泡沫金属中的一种或者两种。

本实用新型的有益效果为：当负极再生循环系统启动时，电解液流至负极反应腔，会稀释锂板附近聚硫化锂的浓度，减少了聚硫化锂与锂板副反应的发生。空白电解液以一定流速流经负极反应腔时能抑制难溶的Li₂S/Li₂S₂的成核，从而避免了活性物质不可逆的损失和电极表面活性位点的减少。