电池及其制备方法、储能子系统和光储氢系统与流程

本技术涉及电池，特别是涉及电池及其制备方法、储能子系统和光储氢系统。

背景技术：

1、光伏发电是实现能源转型的重要方式，但其间歇性和波动性限制了大规模应用。结合储能和制氢，可以平衡波动性发电并提供高密度的能量存储形式。

2、目前储能系统多采用蓄电池与电容的组合进行功率补偿。

3、然而，蓄电池和电容的性能特点不同，需要通过复杂的能量管理系统来协调两者的充放电，优化能量分配和保护设备。电容和蓄电池的容量不一致，可能导致部分储能装置过载或过度闲置，必须通过动态调整控制策略平衡两者的运行状态，控制成本较高。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种电池及其制备方法、储能子系统和光储氢系统。

2、第一方面，本技术提供一种电池，包括：

3、电池壳和设于所述电池壳的电解液；

4、负极板，设于所述电池壳内，与所述电解液接触，所述负极板包括第一板栅和涂覆于所述第一板栅上的混合浆料，所述混合浆料包括第一活性物质和碳纳米角掺杂石墨烯气凝胶；所述碳纳米角掺杂石墨烯气凝胶用于存储电子，并将所述电子经所述第一板栅传输至所述电解液；

5、正极板，设于所述电池壳内，与所述电解液接触，所述负极板包括第二板栅和涂覆于所述第二板栅上的正极板浆料；所述正极板浆料包括第二活性物质；

6、其中，所述第一活性物质和所述第二活性物质在所述电子的作用下与所述电解液发生电化学反应，以进行充电或放电。

7、在其中一个实施例中，所述负极板和所述正极板的数量为多个，所述负极板和所述正极板交替设置，所述负极板和所述正极板均包括极耳；所述电池还包括：

8、第一隔膜，设于所述负极板和所述正极板之间，用于对所述负极板和所述正极板进行电隔离；

9、第一集流条，与各所述负极板的极耳连接，以电连接各所述负极板；

10、第二集流条，与各所述正极板的极耳连接，以电连接各所述正极板。

11、在其中一个实施例中，所述正极板具有相背的两个表面；所述电池还包括：

12、第二隔膜，用于自所述正极板的一表面，经远离所述正极板的极耳一侧延伸至所述正极板的另一表面。

13、在其中一个实施例中，所述电池还包括：

14、活性炭片，用于贴附于所述负极板的两个相背的表面中的至少一个。

15、在其中一个实施例中，所述第一活性物质包括铅；所述第二活性物质包括二氧化铅。

16、第二方面，本技术还提供一种电池制备方法，包括：

17、分别制备碳纳米角掺杂石墨烯气凝胶、负极板浆料和正极板浆料；所述负极板浆料包括第一活性物质，所述正极板浆料包括第二活性物质；

18、混合所述碳纳米角掺杂石墨烯气凝胶与所述负极板浆料以获取混合浆料；

19、将所述混合浆料涂覆于第一板栅上以制备负极板；

20、将所述正极板浆料涂覆于第二板栅上以制备正极板；

21、将所述负极板和所述正极板间隔设于包括电解液的电池壳内。

22、在其中一个实施例中，所述制备碳纳米角掺杂石墨烯气凝胶，包括：

23、制备碳纳米角；

24、获取含氧化石墨烯溶液的第一混合液；

25、将所述碳纳米角混合至所述第一混合液后进行粉碎和加热以获取所述碳纳米角掺杂石墨烯水凝胶；

26、分别清洗、干燥所述碳纳米角掺杂石墨烯水凝胶以获取碳纳米角掺杂石墨烯气凝胶。

27、在其中一个实施例中，所述制备碳纳米角，包括：

28、于真空的电弧炉中填充缓冲气体；所述电弧炉的阳极石墨棒；

29、通电所述电弧炉以蒸发所述电弧炉的阳极的所述石墨棒以获取所述碳纳米角。

30、在其中一个实施例中，所述电弧炉还包括阴极；所述电弧炉的阳极的所述石墨棒与所述电弧炉的阴极之间的直线距离为0.8mm-2.0mm。

31、在其中一个实施例中，分别清洗、干燥所述碳纳米角掺杂石墨烯水凝胶以获取所述碳纳米角掺杂石墨烯气凝胶，包括：

32、通过乙醇溶液对所述碳纳米角掺杂石墨烯水凝胶进行清洗；

33、分别冷冻干燥、真空干燥清洗后的所述碳纳米角掺杂石墨烯水凝胶以获取所述碳纳米角掺杂石墨烯气凝胶。

34、第三方面，本技术还提供一种储能子系统，包括多个电池，至少一个所述电池为如上述的电池，或者，

35、至少一个所述电池通过如上述的电池制备方法制备。

36、在其中一个实施例中，多个所述电池之间并联连接。

37、第四方面，本技术还提供一种光储氢系统，包括：

38、光伏子系统和如上述的储能子系统；

39、微电网子系统，分别与所述光伏子系统和所述储能子系统连接；

40、制氢子系统，与所述微电网子系统连接；

41、其中，所述微电网子系统用于对目标电能进行变压后向所述制氢子系统供电，以使所述制氢子系统进行制氢；所述目标电能为所述光伏子系统和/或所述储能子系统输出的电能。

42、在其中一个实施例中，所述微电网子系统包括：

43、电能管理模块，分别与所述光伏子系统和所述储能子系统连接；

44、电能转换模块，分别与所述电能管理模块和所述制氢子系统连接；

45、其中，所述电能管理模块用于导通所述光伏子系统和所述储能子系统中任一个与所述电能转换模块之间的电能传输路径，以使所述目标电能经所述电能传输路径传输至所述电能转换模块；

46、所述电能转换模块用于对所述目标电能进行变压后向所述制氢子系统供电，以使所述制氢子系统进行制氢。

47、在其中一个实施例中，

48、所述电能管理模块用于在所述光伏子系统的输出功率小于或等于预设值的情况下，导通所述储能子系统与所述电能转换模块之间的电能传输路径。

49、在其中一个实施例中，所述光伏子系统包括：

50、光伏组件，包括至少一个光伏板；

51、检测模块，设于所述光伏板上，与所述电能管理模块连接，用于对所述光伏板接收光照的光照角度进行检测，并输出对应的检测信号至所述电能管理模块；

52、支撑杆组件，与所述光伏板和所述电能管理模块连接；

53、所述电能管理模块还用于根据所述检测信号获取所述光照角度，并基于所述光照角度调节所述支撑杆组件的升降高度，以调节所述光伏板的朝向。

54、在其中一个实施例中，还包括：

55、燃料电池，用于将氢能转换为电能；

56、其中，所述微电网子系统还与所述燃料电池连接，用于将所述燃料电池产生的电能传输至所述储能子系统，以使所述储能子系统存储所述燃料电池产生的电能；和/或，

57、所述微电网子系统还用于对所述燃料电池产生的电能变压后向所述制氢子系统供电。

58、在其中一个实施例中，所述燃料电池的类型包括质子交换膜燃料电池。

59、上述电池及其制备方法、储能子系统和光储氢系统，电池包括电池壳、设于电池壳中的电解液、负极板和正极板。负极板和正极板均设于电池壳内，且均与电解液接触。负极板包括第一板栅和涂覆于第一板栅上的混合浆料，混合浆料包括第一活性物质和碳纳米角掺杂石墨烯气凝胶；碳纳米角掺杂石墨烯气凝胶用于存储电子，并将电子经第一板栅传输至电解液；负极板包括第二板栅和涂覆于第二板栅上的正极板浆料；正极板浆料包括第二活性物质；其中，第一活性物质和第二活性物质在电子的作用下与电解液发生电化学反应，以进行充电或放电。由于负极板的混合浆料中混合有碳纳米角掺杂石墨烯气凝胶，其中，单个碳纳米角的结构可以想象为由一段单层石墨片（类似于碳纳米管）逐渐闭合形成的喇叭状结构，其尖端呈现纳米级锐角，碳纳米角通常自发形成团簇，呈现球状或花状堆积体，该构造使得碳纳米角尖端的5元环结构可以作为电容材料使用，碳纳米角上的碳纳米管结构的6元环，可以快速传输其中存储的电子。通过石墨烯气凝胶的三位点位和多孔结构，可以提供更多存储电子的空间，提高电能的存储量，同时碳纳米角碳纳米管结构有助于石墨烯气凝胶上存储的电子的传输。可见，本技术中的电池可以兼具电容和电能存储的特性，提供更大的电能存储量，采用碳纳米角掺杂石墨烯气凝胶作为电容材料与铅粉为电池电极，兼具电容、电池两性，从而避免使用单独的蓄电池和电容器件，简化了能量管理系统的调度，简化电路设计，避免了电容和蓄电池的容量不一致，可能导致部分储能装置过载或过度闲置的问题出现，减少了控制成本。