浆料储能系统的制作方法

本发明涉及化学储能电池领域，具体涉及一种浆料储能系统。

背景技术

半固态锂离子液流电池是最新发展起来的一种电化学储能电池技术，其综合了锂离子电池和液流电池的优点，是一种输出功率和储能容量彼此独立，且能量密度大、成本较低、高安全的新型二次电池。

如现有技术中的一种锂离子液流电池，其采用锂离子电池中应用的活性物质，以固体颗粒形式存在，通过粘结剂与电解液形成悬浮液，在流道中流动。但是其存在以下不足之处：1）悬浮液的流动性与悬浮液的固含量之间存在矛盾之处，提高整体能量密度需要加大电解液的固含量，但这会使得电解液的流动性恶化，若固含量较低，不但能量密度大大降低，还会带来电极整体电导较低，在反应过程中会引起较大的极化等；2）悬浮液的稳定性很难保证，非常容易形成局部的沉降，阻塞流道及隔膜；从而其大大增加了装备设计制造的难度和生产成本。

综上可知，现需提供一种能量密度高且安全、可靠的低成本的浆料储能系统。

技术实现要素：

为此，本发明提供了一种浆料储能系统，其包括储料结构、电化学反应结构以及物料循环系统，所述物料循环系统包括电解液循环系统和浆料循环系统；其中，所述储料结构与所述电化学反应结构相互连通，所述物料循环系统与所述储料结构、所述电化学反应结构连通；工作时，位于所述储料结构内的沉积型活性浆料在驱动力作用下，由所述储料结构进入所述电化学反应结构反应后，并排出与所述电解液混合形成悬浮型活性浆料，并通过所述浆料循环系统返回所述储料结构，在所述储料结构中再次转换成沉积型活性浆料。

所述储料结构包括至少一组储料组件，所述储能组件包括正极储料罐和负极储料罐，所述正极储料罐和/或所述负极储料罐设为沉积型活性浆料储料罐；所述浆料循环系统包括至少一组浆料循环组件，所述浆料循环组件包括正极浆料循环和/或负极浆料循环；其中，当所述正极储料罐设为沉积型活性浆料储料罐、所述浆料循环组件包括正极浆料循环时，所述正极浆料循环的一端通过第一汇流器与所述电化学反应结构的正极腔室的出口、所述电解液循环系统连通，所述正极浆料循环的另一端与所述正极储料罐的浆料入口连通；当所述负极储料罐设为沉积型活性浆料储料罐、所述浆料循环组件包括负极浆料循环时，所述负极浆料循环的一端通过第二汇流器与所述电化学反应结构的负极腔室的出口、所述电解液循环系统连通，所述负极浆料循环的另一端与所述负极储料罐的浆料入口连通。

所述正极浆料循环包括正极浆料循环管道和为该浆料循环提供动力的第一浆泵，所述负极浆料循环包括负极浆料循环管道和为该浆料循环提供动力的第二浆泵。

所述电解液循环系统包括至少一个电解液储罐以及电解液循环管道，所述电解液循环管道包括至少一组连通管道；

其中，所述连接管道包括

用于连通所述电解液储罐与所述正极储料罐的第一连通管道、用于连通所述电解液储罐与所述正极腔室的第三连通管道、用于连通所述电解液储罐与所述第一汇流器的第五连通管道，和/或

用于连通所述电解液储罐与所述负极储料罐的第二连通管道、用于连通所述电解液储罐与所述负极腔室的第四连通管道、用于连通所述电解液储罐与所述第二汇流器的第六连通管道。

所述电解液循环系统还包括泄压结构和设于所述电解液储罐内的电解液搅拌结构。

还包括用于防止活性浆料进入所述电解液循环系统的过滤结构，所述过滤结构包括设于所述电解液循环管道与所述正极储料罐、所述负极储料罐、所述第一汇流器、所述第二汇流器、以及所述电化学反应结构的连接处的过滤器。

所述正、负极储料罐包括储料罐体和设于所述储料罐体内的储料搅拌结构。

还包括控制阀结构，所述控制阀结构包括设于所述正极储料罐与所述正极腔室之间的第一浆料控制阀、设于所述负极储料罐与所述负极腔室之间的第二浆料控制阀、设于所述、设于所述正极储料罐与所述第一汇流器之间的第三浆料控制阀、以及设于所述负极储料罐与所述第二汇流器之间的第四浆料控制阀。

所述活性浆料中的储能活性物质为颗粒状固体，其颗粒形状为球状、圆柱状、不规则片状、微小颗粒烧结成的多孔微球结构中的一种或多种混合。

所述电化学反应结构包括至少一个既可充电又可放电的两用电化学反应器；或者所述电化学反应结构包括至少一组专供充电使用的电化学反应器和专供放电使用的电化学反应器。

还包括对所述电化学反应结构内的活性浆料的实时电压进行监控的参比电极。

本发明相对于现有技术，具有如下优点之处：

在本发明中，活性浆料包括沉积型活性浆料形态和悬浮型活性浆料形态，其在储存和充放电过程以沉积型活性浆料形态存在，具有较高的堆积密度，从而有较好的导电性、较高的能量密度和较好的倍率性能，由于充放电时反应器中的活性浆料处于静止状态，因此各部分储能活性物质的电化学环境是可控的，这大大加强了系统的可靠性、安全性；而循环流动时是以悬浮型活性浆料形态存在，从所述电化学反应结构中排出的沉积型活性浆料通过添加额外的电解液形成悬浮型活性浆料，极大减小了浆料在循环过程中的流动阻力，而当悬浮型活性浆料返回所述储料结构后，该悬浮型活性浆料在重力作用下自动转换成沉积型活性浆料，该沉积型活性浆料位于所述储料结构底部，直接进入下一循环，实现了储能活性物质的循环利用，降低了生产成本，同时循环流动实现了容量与功率的分离，提高了体系的能量密度；本发明通过沉积型活性浆料与悬浮液型浆料的相互转换，有效解决锂离子液流电池概念中的流动性与能量密度的矛盾，同时也解决了浆料在循环管道和反应腔室内隔膜上黏附的关键技术问题，本发明还可以根据不同应用场景的需要活性浆料的储能活性物质材料和电解液类型进行设计，且设备易于维护；本发明还可以根据不同应用场景的需要活性浆料的储能活性物质材料和电解液类型进行设计，且设备易于维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述的浆料储能系统整体结构示意图；

图2为本发明所述的浆料储能系统活性浆料输出各组分流动示意图；

图3为本发明所述的浆料储能系统活性浆料输入各组分流动示意图；

图4为实施例2所述的储料结构示意图；

附图标记说明：1-电化学反应结构；2-正极储料罐；3-负极储料罐；4-电解液循环系统；5-浆料循环系统；6-正极腔室；7-负极腔室；11-浆料控制阀；12-汇流器；13-过滤器；14-电解液控制阀；15-浆料循环管道；16-电解液循环管道；17-浆泵；18-电解液储罐；19-电解液搅拌结构；20-泄压结构；21-储料结构；22-储料搅拌结构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了浆料储能系统，其包括储料结构21、电化学反应结构1以及物料循环系统，所述物料循环系统包括电解液循环系统4和浆料循环系统5；其中，所述储料结构21与所述电化学反应结构1相互连通，所述物料循环系统与所述储料结构21、所述电化学反应结构1连通；工作时，位于所述储料结构21内的沉积型活性浆料在驱动力作用下，由所述储料结构21进入所述电化学反应结构1反应后，并排出与所述电解液混合形成悬浮型活性浆料，并通过所述浆料循环系统5返回所述储料结构21，在所述储料结构21中再次转换成沉积型活性浆料。

在本实施例中，活性浆料包括沉积型活性浆料形态和悬浮型活性浆料形态，其在储存和充放电过程以沉积型活性浆料形态存在，具有较高的堆积密度，从而有较好的导电性、较高的能量密度和较好的倍率性能，由于充放电时反应器中的活性浆料处于静止状态，因此各部分储能活性物质的电化学环境是可控的，这大大加强了系统的可靠性、安全性；而循环流动时是以悬浮型活性浆料形态存在，从所述电化学反应结构1中排出的沉积型活性浆料通过添加额外的电解液形成悬浮型活性浆料，极大减小了浆料在循环过程中的流动阻力，而当悬浮型活性浆料返回所述储料结构21后，该悬浮型活性浆料在重力作用下自动转换成沉积型活性浆料，该沉积型活性浆料位于所述储料结构21底部，直接进入下一循环，实现了储能活性物质的循环利用，降低了生产成本，同时活性浆料的循环流动实现了容量与功率的分离，提高了体系的能量密度；本发明通过沉积型活性浆料与悬浮液型浆料的相互转换，有效解决锂离子液流电池概念中的流动性与能量密度的矛盾，同时也解决了浆料在循环管道和反应腔室内隔膜上黏附的关键技术问题，本发明还可以根据不同应用场景的需要活性浆料的储能活性物质材料和电解液类型进行设计，且设备易于维护；本发明还可以根据不同应用场景的需要活性浆料的储能活性物质材料和电解液类型进行设计，且设备易于维护。

在本实施例中，优选所述储料结构21设于所述电化学反应结构1上方，其下降的驱动力为自身重力或电解液压力；由于活性浆料进入电化学反应结构1是一个沉降过程，相比现有技术中的锂离子电池中的固体颗粒在液相中的流动而言，流道阻力会大大减小，可以在狭小的流道中实现，浓差极化也会大大减轻。同时，在本实施例中，在所述储料结构21中的沉积型活性浆料慢慢向下排出的过程中，更多的电解液会慢慢流入所述储料结构21中，所述储料结构21始终处于充满状态；对于所述电化学反应结构1，其在活性浆料的循环过程中，电解液会对其内壁进行一次自动冲刷；所以，本实施例解决了浆料在电化学反应结构1的内壁上黏附的问题。

本实施例还包括储料驱动结构，其为所述储料结构21中的沉积型活性浆料进入所述电化学反应结构1提供驱动力。

进一步的，所述储料结构21包括至少一组储料组件，所述储能组件包括正极储料罐2和负极储料罐3，所述正极储料罐2和/或所述负极储料罐3设为沉积型活性浆料储料罐；所述浆料循环系统5包括至少一组浆料循环组件，所述浆料循环组件包括正极浆料循环和/或负极浆料循环；其中，当所述正极储料罐2设为沉积型活性浆料储料罐、所述浆料循环组件包括正极浆料循环时，所述正极浆料循环的一端通过第一汇流器12与所述电化学反应结构1的正极腔室6的出口、所述电解液循环系统4连通，所述正极浆料循环的另一端与所述正极储料罐2的浆料入口连通；当所述负极储料罐3设为沉积型活性浆料储料罐、所述浆料循环组件包括负极浆料循环时，所述负极浆料循环的一端通过第二汇流器12与所述电化学反应结构1的负极腔室7的出口、所述电解液循环系统4连通，所述负极浆料循环的另一端与所述负极储料罐3的浆料入口连通。在本实施例中，可以选择将所述正极储料罐2或者所述负极储料罐3中的一个设为沉积型浆料储料罐，则另一极储料罐则设为现有技术中的出料罐，那么所述浆料循环组件仅包括正极浆料循环或者负极浆料循环；作为优选的实施方式，本实施例中的所述正极储料罐2和所述负极储料罐3都设为沉积型浆料储料罐，那么所述浆料循环组件包括正极浆料循环和负极浆料循环。

在本实施例中，汇流器12是实现浆料由沉积型到悬浮液型转化的重要场所，当所述沉积型活性浆料由所述电化学反应结构1的出口排出后通过汇流器12与电解液循环系统4中的电解液混合形成悬浮型活性浆料，而后悬浮型活性浆料通过浆料循环系统5返回储料结构21中，并在其内再次形成沉积型活性浆料。

所述正极浆料循环包括正极浆料循环管道15和为该浆料循环提供动力的第一浆泵17，所述负极浆料循环包括负极浆料循环管道15和为该浆料循环提供动力的第二浆泵17；所述第一浆泵17、所述第二浆泵17分别为所述正极浆料循环、负极浆料循环提供动力，并可以通过控制所述第一浆泵17、所述第二浆泵17的功率来调节控制所述正极浆料循环管道15、所述负极浆料循环管道15内的浆料流化程度和悬浮型活性浆料的流动速度；同时，整个浆料循环系统5不与外界接触、完全保持密封。其中，在本实施例中，优选第一浆泵17和第二浆泵17为潜入式输送泵。

进一步地，所述电解液循环系统4包括至少一个电解液储罐18以及电解液循环管道16，所述电解液循环管道16包括至少一组连通管道；

所述连接管道包括

用于连通所述电解液储罐18与所述正极储料罐2的第一连通管道、用于连通所述电解液储罐18与所述正极腔室6的第三连通管道、用于连通所述电解液储罐18与所述第一汇流器12的第五连通管道，和/或

用于连通所述电解液储罐18与所述负极储料罐3的第二连通管道、用于连通所述电解液储罐18与所述负极腔室7的第四连通管道、用于连通所述电解液储罐18与所述第二汇流器12的第六连通管道。

当仅是所述正极储料罐2为沉积型浆料储料罐、所述浆料循环组件仅包括正极浆料循环时，则所述连接管道仅包括第一、第三和第五连通管道；当仅是所述负极储料罐3为沉积型浆料储料罐、所述浆料循环组件仅包括负极浆料循环时，则所述连接管道仅包括第二、第四和第六连通管道；作为优选的实施方式，本实施例中的所述正极储料罐2和所述负极储料罐3都设为沉积型浆料储料罐，所述浆料循环组件包括正极浆料循环和负极浆料循环，则所述连通管道不仅包括第一、第三、第五连通管道，还包括第二、第四和第六连通管道。同时，在本实施例中，可以优选仅设置一个电解液储罐，也可以一一对应于每一个正、负储料罐设置多个电解液储罐。

在本实施例中，所述电解液循环系统4的存在使得活性浆料在汇流器12中固含量降低得以实现，并且，浆料循环过程中会有局部的压强变化，通过电解液循环来保证整个装置内部压力稳定。

所述电解液循环系统4还包括泄压结构20和设于所述电解液储罐18内的电解液搅拌结构19；所述泄压结构20包括设于所述电解液储罐18的顶端的泄压阀，当该浆料储能系统内的液压过高时，可以通过所述电解液循环系统4的所述泄压结构20泄压；同时，在该浆料储能系统中，所述电解液储罐18的顶端为最高点，当反应过程中产生气泡时，气泡也可以通过所述电解液循环系统4的所述泄压结构20排出。

本实施例还包括用于防止活性浆料进入所述电解液循环系统4的过滤结构，所述过滤结构包括设于所述电解液循环管道16与所述正极储料罐2、所述负极储料罐3、所述第一汇流器12、所述第二汇流器12、以及所述电化学反应结构1的连接处的过滤器13。

所述正、负极储料罐3包括储料罐体和设于所述储料罐体内的储料搅拌结构22。在本实施例中，作为优选的实施方式，所述储料罐体采用衬钢pe塑料制成，所述储料罐体的下端设为倒锥形结构，以便于沉积型活性浆料的沉降；当然，作为可变换的实施方式，该储料罐体也可以设置为其他形状，其容量也可以根据实际使用需要进行设计，且用于正极的储料罐体和用于负极的储料罐体可以统一规格，也可以独立设计。进一步，在本实施例中，所述储料搅拌结构22可以设为桨式、开启涡轮式、推进式、圆盘螺旋式、框式、锚式等搅拌器中的一种或多种，其可以进行连续搅拌、间歇搅拌等一种或多种搅拌模式；在本实施例中，优选所述储能搅拌结构为三叶推进式搅拌装置，其搅拌模式为换料循环时缓慢搅拌。

在上述实施例的基础上，本实施例还包括控制阀结构，所述控制阀结构包括设于所述正极储料罐2与所述正极腔室6之间的第一浆料控制阀11、设于所述负极储料罐3与所述负极腔室7之间的第二浆料控制阀11、设于所述、设于所述正极储料罐2与所述第一汇流器12之间的第三浆料控制阀11、以及设于所述负极储料罐3与所述第二汇流器12之间的第四浆料控制阀11。所述控制阀结构还包括设于所述电解液循环系统4与汇流器12之间的电解液控制阀14。

在本实施例中，通过所述第一浆料控制阀11和所述第二浆料控制阀11控制所述沉积型活性浆料的流量，通过第三浆料控制阀11和第四浆料控制阀11控制所述正极腔室6和所述负极腔室7的输出的沉积型活性浆料的流量，所述电解液控制阀14用于控制电解液的流量；而输出的沉积型活性浆料进入汇流器12中，同时有相对应的电解液流入到汇流器12中，使流入汇流器12的浆料变成悬浮液，降低固含量，保证浆料运输的流畅；同时，进入汇流器12中的沉积型活性浆料与进入汇流器12中的电解液在浆泵17和电解液搅拌结构19的作用下充分混合且顺利流动。同时，还可设计相应电路或加入传感器，通过对压力、流速密度等参数的感应或测试，来调整各控制阀的开口大小，从而实现各浆料流量的控制。

具体地，所述电化学反应结构1包括至少一个既可充电又可放电的两用电化学反应器；或者所述电化学反应结构1包括至少一组专供充电使用的电化学反应器和专供放电使用的电化学反应器。

本实施例还包括对所述电化学反应结构1内的活性浆料的实时电压进行监控的参比电极；作为优选的实施方式，所述参比电极优选设置于所述负极储料罐的进料口处的电解液循环管道中；作为可变换的实施方式，还可以将所述参比电极设置于所述浆料循环系统中、或者所述正极储料罐的进料口处的电解液循环管道中、或者所述电化学反应结构中等。其中，所述参比电极的种类根据活性浆料和电解液的种类而定。

进一步，在上述实施例的基础上，本实施例中的所述活性浆料中的储能活性物质为颗粒状固体，其颗粒形状为球状、圆柱状、不规则片状、微小颗粒烧结成的多孔微球结构中的一种或多种混合。在本实施例中，活性浆料在循环过程中以悬浮型状态存在，在储料结构21中储存时和在电化学反应结构1中反应时均以沉积型形式存在；同时，颗粒状的储能活性物质在反应器中沉降，使其形成电子导电网络，由此充放电时反应可在电化学反应结构1中的沉积型活性浆料中发生，可大大提高充放电倍率特性。

在本实施例中，沉积型活性浆料中的固体颗粒呈静置堆积状，其整体为流沙形态；悬浮型活性浆料为固液混合的悬浊液状，其整体处于流动状态。具体地，本实施例中的所述活性物质设为储能颗粒，所述沉积型浆料中的储能颗粒相互之间堆积接触；沉积型浆料中的储能颗粒与导电剂协同形成导电网络，使电流通过导电网络传至集流体由正极、负极引出后形成电子回路；沉积型浆料的储能颗粒的表面与沉积型浆料内的电解液之间发生离子交换，离子通过沉积型浆料的储能颗粒之间的堆积间隙迁移并透过所述隔膜结构形成离子回路。

在本实施例中，储能活性物质设为锂离子电池材料体系；其中，正极材料设为磷酸亚铁锂、磷酸锰锂、硅酸锂、硅酸铁锂、硫酸盐化合物、钛硫化合物、钼硫化合物、铁硫化合物、掺杂锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂钛氧化物、锂钒氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍锰钴氧化物以及其它可脱嵌锂化合物的一种或几种混合物；负极材料设为各类碳材料、可逆嵌锂的铝基合金、硅基合金、锡基合金、锂钒氧化物、锂钛氧化物的一种或几种混合物；电解液设为采用六氟磷酸锂或双乙二酸硼酸锂溶解于有机溶剂或离子液体所获得的溶液；有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或几种，离子液体为n-甲基-n-丙基吡咯-二（三氟甲基磺酰）亚胺、1-甲基-4-丁基吡啶-二（三氟甲基磺酰）亚胺、1,2-二甲基-3-n-丁基咪唑、1-甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸、1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸中的一种或几种混合物；

或者，储能活性物质设为二次锌锰电池体系；其中，正极为二氧化锰及锰的相关氧化物，负极为金属锌及锌合金，电解液为氢氧化钾。

或者，储能活性物质设为镍氢电池体系，其中，正极材料为羟基氧化镍，负极材料为金属氢化物，电解质为氢氧化钾溶液。

或者，储能活性物质设为铁电池电极体系，正极材料可为氧化镍，负极材料为金属铁及铁合金，电解质为含氢氧化锂的氢氧化钾溶液。

或者，储能活性物质设为铅酸电池材料体系；其中，正极材料设为二氧化铅，负极材料设为金属铅，电解液设为采用甲基磺酸铅溶于有机溶液或硫酸溶液所获得的溶液。

或者，储能活性物质设为锌镍电池材料体系，如正极材料为二氧化镍，负极材料为金属锌及其他金属锌的合金，电解液设为可溶性锌酸盐碱性溶液或可溶性锌酸盐酸性溶液。

在本实施例中，也可以采用固含量来描述所述沉积型活性浆料和悬浮型活性浆料的状态；但是，当使用不同活性物质时，所述沉积型活性浆料和悬浮型活性浆料的固含量界限不同，以铅酸体系为例，负极浆料荷电状态下，沉积型活性浆料的固含量大于80%，悬浮型活性浆料固含量低于80%。

本实施例的大致工作过程如下：

在初始状态时，所述储料结构21中储存有沉积型活性浆料，所述电化学反应结构1、所述电解液循环系统4和所述浆料循环系统5中都充满电解液；

如图2所示，开始工作时，打开第一浆料控制阀11和第二浆料控制阀11，所述正极储料罐2、所述负极储料罐3中的沉积型活性浆料在重力作用和电解液压力作用下分别沉降至所述正极腔室6和所述负极腔室7，所述正极腔室6、所述负极腔室7内的电解液分别通过第三连通管道、第四连通管道排出，并通过电极液循环系统进入相应的正极储料罐2、负极储料罐3中，所述正极储料罐2和所述负极储料罐3中的沉积型活性浆料慢慢被全部排出；

而进入所述电化学反应结构1的浆料再次转换为沉积型活性浆料，正极腔室6中的正极活性浆料和所述负极腔室7中的负极活性浆料在电化学反应结构1中进行充放电反应；

如图3所示，在一定的充放电反应完成后，打开第三浆料控制阀11、第四浆料控制阀11，沉积型的正极活性浆料、负极活性浆料从相应腔室排出并进入相应的汇流器12中，并与相应的电解液混合形成悬浮型活性浆料后通过相应的浆料循环系统5输送至相应的储料罐中，而储料罐中的电解液分别通过第一连通管道、第二连通管道循环至所述电极液储料罐中；而后，通过对储料结构21中的悬浮型活性浆料的静置沉降，再次将悬浮型活性浆料转变成沉积型活性浆料，从而完成活性浆料的沉积-悬浮-沉积的循环。

在本实施例中，当电解液充满所述电化学反应结构1时，只要使得电解液搅拌结构19继续工作，则电解液会在电化学反应结构1中流动，而电解液的流动会对所述电化学反应结构1中的隔膜壁或侧壁有一定的冲刷效果，从而实现对电化学反应结构1的隔膜壁或侧壁的清洗。

当该浆料储能系统用于规模较小、间歇型工作状态时，可以仅设置一对正、负极储料罐3，一对或者多对电化学反应结构1；其设计管道结构简单，相较于传统铅酸电池实现了功率与容量的分离。虽然不同荷电状态的活性浆料混合会发生浆料间的化学反应，会使得存储的电能有一定的损耗，但装置规模较小时，该种损耗在可接受范围内。

当该浆料储能系统应用于大型的储能装置以及连续工作时，可以采用两对或两对以上的正、负极储料罐3，其中一半作为饱电储料罐，另一半作为饥电储料罐；以两对储罐为例，2个正极浆料储料罐及2个负极储料罐3分别用于存放饱电浆料与饥电的正负极活性浆料，通过控制储料罐进料口阀门实现不同荷电状态的浆料分罐存放，进而一方面可以通过观察正极或负极两个储料罐中储能活性物质的多少来判断装置总剩余电量，另一方面避免不同荷电状态的浆料混合后发生化学反应，减少浆料混合导致的能量损失。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例提供一种设计装机容量为200kwh、设计功率为60kw的浆料储能系统，其整体装置高约2m，占地面积在1.2m2左右，装置体积能量密度约84wh/l，与单体阀控式铅酸电池基本一致；该系统的储能活性物质可更换，平均两年更新一次，设计寿命为30年，经测试，其初次投资成本可控制在70000元左右，储能单元设备及浆料成本为350元/kwh，远低于当前市场的同类储能产品。

其具体的实施方式，如下：

本实施例所述的浆料储能系统包含有1个电化学反应结构1，2个正极储料罐2，2个负极储料罐3，电解液循环系统4，浆料循环系统5。

正极储料罐2与负极储料罐3位于电化学反应结构1上方，4个储料罐以2×2的形式排布，如图4所示；其中，单个正极储料罐2的直径设为0.46m，高设为0.9m，出料口直径设为0.1m，下端的倒圆锥高度为0.2m，容量约为150l；负极储料罐3直径设为0.36m，高设为0.9m，出料口直径设为0.1m，出料口的倒圆锥高度为0.2m，容量约为90l；其中，所述电解液储罐18位于储料罐中央，且设为圆柱型罐体，直径设为0.16m，高设为1.4m，容量约为30l。

同时，本实施例中的活性浆料中的储能活性物质采用铅酸电池体系，其中，储能活性物质颗粒为类球型，其直径在200μm-500μm之间；正极储能活性物质为二氧化铅颗粒，共装料1560kg；负极储能活性物质为金属铅粉，共装料1110kg，其过量约30%；电解液采用质量分数为40%硫酸稀溶液，密度约为1.3kg/l，电解液注满整个装置，约在380l左右；同时，在正、负极储能活性物质中分别添加10kg、23kg的活性碳粉作为导电剂，其中，活性碳粒径在25μm-100μm之间。

其中，如图4所示，电化学反应结构1包括正极腔室6、负极腔室7、隔离膜、正极集流体、负极集流体等多个部件；在本实施例中，电化学反应结构1选择板式结构，其由66组隔离膜将该电化学反应结构1分隔成33个正极腔室6和34个负极腔室7，腔室尺寸为80cm×80cm，腔室之间的间距在5mm左右；其中，隔离膜可采用无纺布隔膜，其表面经过特殊处理，且厚度设为500μm，隔膜孔径控制1μm以下；而正、负集流体设为铅钙合金板栅，厚度为0.5mm，板栅孔道尺寸为2mm×2mm，相邻的单丝之间的间隔为2mm，所述正、负集流体平行排布在相应的腔室中。

进一步，所述浆料循环系统5中的所有管道都设为直径5cm的塑胶管，所有浆泵17都设为采用潜入式输送泵，其功率为3kw；同时，所述电解液循环系统4中的所有管道都设为直径为3cm的塑胶管，且所述电解液储罐18采用衬钢pe塑料制成。

进一步，所述正、负极储料罐3都设为圆柱型罐体，其底部为倒锥形，且采用衬钢pe塑料制成；其中，储料搅拌结构22为三叶推进式搅拌装置，搅拌工作制度为换料循环时缓慢搅拌。

该系统的大致工作过程如下：

该系统不工作时，电化学反应结构1充满电解液，不含储能活性物质；储能活性物质以沉积型活性浆料的形态分别储存在正、负极储料罐3中；

开始工作时，如图2所示，打开第一浆料控制阀11和第二浆料控制阀11，正、负极活性浆料经过导流板均匀沉积至正、负极腔室7中，电化学反应结构1中原有的电解液分别通过上端的第一连通管道、第二连通管道排出，并经过所述电解液循环系统4分别流入对应的正、负极储料罐3中，正负极储料罐3排空，开始充电；

充电至反应终点时，开始更换储能活性物质，如图3所示，将电化学反应结构1底部的第三浆料控制阀11、第四浆料控制阀11完全打开，所述浆料循环系统5中的浆泵17反向输送浆液1s，将正、负极腔室7的底部沉积型活性浆料激活，正、负极腔室7内的沉积型活性浆料排出并进入相应的汇流器12中，所述电解液循环系统4中的电解液搅拌结构19正向工作，向汇流器12中汇入电解液；其中，由第三浆料控制阀11、第四控制反控制流入汇流器12中的固体量，有电解液控制阀14控制流入汇流器12中的液体量，从而在浆泵17的机械搅拌作用下形成悬浮型活性浆料；在该过程中，沉积型活性浆料转变为悬浮型活性浆料所需的额外电解液由电解液循环系统4中的电解液提供；

在沉积型活性浆料流出电化学反应结构1的过程中，电化学反应结构1液压降低，此时由所述电解液循环系统4中的第三连通管道、第四连通管道注入新电解液缓冲；

沉积型活性浆料转化为悬浮型活性浆料后，通过所述浆料循环系统5输送至相应的正、负极储料罐3中，储料罐中的浆料在由于重力作用下发生沉降，堆积在储料罐底部，再次形成沉积型活性浆料，从而完成一个循环。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。