[发明专利]锂离子电池电解液循环与净化闭路系统

说明书

本发明提供了一种锂离子电池的电解液循环与净化闭路系统，锂离子电池设置电池壳体、电池壳体内的相间排列的多个负极板和多个正极板，位于相邻的负极板与正极板之间的隔板以及设置在电池壳体内的电解液，同时电解液循环与净化闭路系统设置有监控模块、热交换模块、组分调控模块、驱动模块和管理控制模块，监控模块、热交换模块、组分调控模块和驱动模块均与电池壳体内部连通，且监控模块、热交换模块、组分调控模块和驱动模块分别与所述管理控制模块电连接；本发明具有实时监控电池内电解液的成分，进行主动调节的功能，同时还具有监测电解液温度并保持其稳定的功能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池的电解液循环与净化闭路系统。

背景技术

锂离子电池因具有能量密度高、输出电压高、自放电率低、使用寿命长、无记忆效应和环境友好等优异特点被广泛应用于移动式储能、电动交通工具、大型电网储能等领域。现有技术中，应用于大型电网储能电站中的电池绝大多数采用大量的小容量锂离子电池串并联组成，对电池堆中每一个锂离子电池单体的一致性提出了极高要求，也导致储能电站的电池管理系统十分复杂，进而使得储能电站的建设成本高，阻碍了储能电池市场的快速发展。

自铅酸电池时代起，超大单体容量的固定式电池结构是最适合于大规模储能的一种电池结构设计，囿于锂离子电池生产过程对作业环境与电池安全性的高要求，超大单体容量的锂离子电池一直未能面世。另外，对于超大容量锂离子电池单体，其系统的安全性与稳定性是至关重要的。专利号201910120637.7中提出了一种具有监控模块的超大容量储能用锂离子电池，披露了一种大型板式正极板与负极板，且具有电池状态监控模块，从而使得安全的超大容量的储能用锂离子电池。

在循环过程中，锂离子电池电解液成分会发生变化，如电解质LiPF₆含量下降，H₂O、HF、及一系列自由基团等有害物质含量升高，这些变化会加速锂离子电池内部副反应的发生，损害电极材料结构，从而加速电池的老化。而上述专利的超大容量储能用锂离子电池，仅仅能通过监控模块对电池运行的状态进行实时监控，无法方便地进行电池全寿命周期内电解液的更新，提高电池的使用寿命。

发明内容

本发明基于超大容量储能用锂离子电池的设计，提供了一种锂离子电池的电解液循环与净化闭路系统，具有实时监控电池内电解液的成分，进行主动调节的功能，同时还具有监测电解液温度并保持其稳定的功能。

为了达到上述效果，本发明提供的锂离子电池的电解液循环与净化闭路系统的锂离子电池设置有电池壳体、位于电池壳体内的相间排列的多个负极板和多个正极板，位于相邻的所述负极板与正极板之间的隔板以及设置在所述电池壳体内的电解液，所述电解液循环与净化闭路系统设置有监控模块、热交换模块、组分调控模块、驱动模块和管理控制模块，所述监控模块、所述热交换模块、所述组分调控模块和所述驱动模块均与所述电池壳体内部连通，且所述监控模块、所述热交换模块、所述组分调控模块和所述驱动模块分别与所述管理控制模块电连接；

所述监控模块用于检测电解液的温度和电解质的组分构成，所述热交换模块用于调节并保持电解液的温度，所述组分调控模块用于清除电解液中的有害杂质，维持电解液中的各类离子的浓度，所述驱动模块用于驱动电解液在所述电池壳体和所述电解液循环与净化闭路系统之间流动，所述管理控制模块用于接收所述监控模块提供的信息，分析评估当前的电解液状况，并根据所述电解液状况控制所述热交换模块、所述组分调控模块和所述驱动模块。

进一步地，所述监控模块、所述热交换模块、所述组分调控模块和所述驱动模块通过一连接管路依次连通，所述连接管路的首端和尾端均连通所述电池壳体内部。

进一步地，所述监控模块内设置有监控探头，所述监控探头位于所述连接管路内，所述监控模块包括参比电极、温度监控单元、HF浓度监控单元、离子浓度监控单元、H₂O浓度监控单元和自由基浓度监控单元的一种或多种。