[實(shí)用新型]一種液流電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920016987.0
• 申請日: 2009-08-27
• 公開（公告）號: CN201514973U
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉建國;陳富于;陳暉;嚴(yán)川偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M10/36;H01M8/24;H01M2/14
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 張志偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及液流電池領(lǐng)域，特別涉及一種新型液流電池：釩/錫電池，該電池可應(yīng)用于大規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

背景技術(shù)

氧化還原液流電池是一種將能量儲(chǔ)存于溶液中的電化學(xué)系統(tǒng)，該電化學(xué)系統(tǒng)的容量由電解液存儲(chǔ)體積及電解液濃度決定，而電池功率由電堆大小決定。液流電池的突出優(yōu)點(diǎn)主要有：壽命長，可靠性高，無污染排放和噪音，建設(shè)周期短，運(yùn)行和維持費(fèi)較低，是一種高效的大規(guī)模儲(chǔ)存電能裝置。

1982年D-G.Oei提出用SnCl₂作液流電池負(fù)極活性物質(zhì)，V₂O₅作為液流電池的正極活性物質(zhì)，研究了電池的一些性能變化。但是由于V₂O₅微溶于水，在酸性溶液中的溶解度較小，導(dǎo)致電解液濃度較低，電池比能量受到電解液濃度的限制。同時(shí)，正極電極反應(yīng)VO₂⁺/VO²⁺標(biāo)準(zhǔn)電極電勢是1.00V，負(fù)極電極反應(yīng)Sn⁴⁺/Sn²⁺標(biāo)準(zhǔn)電極電勢是0.154V，組成電池電動(dòng)勢是0.846V。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目在于提出一種新型液流電池：釩/錫電池，該液流電池正極活性物質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)VO₂⁺/VO²⁺，負(fù)極活性物質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)為Sn²⁺/Sn，因?yàn)镾n²⁺/Sn標(biāo)準(zhǔn)電極電勢是-0.136V，組成電池的電動(dòng)勢為1.136V，提高了電池電動(dòng)勢。同時(shí)，正極活性物質(zhì)采用溶解度較大的四價(jià)釩V(IV)化合物，克服電池比能量低的缺點(diǎn)。另外，作為電極活性物質(zhì)的錫化合物對環(huán)境沒有污染且含量豐富，成本較低。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種新型液流電池：釩/錫電池，該液流電池的單電池主要設(shè)有正極、正極儲(chǔ)液罐、負(fù)極、負(fù)極儲(chǔ)液罐，正、負(fù)極由隔膜隔開，正極儲(chǔ)液罐內(nèi)裝有正極電解液，正極電解液為含釩的酸性溶液，正極儲(chǔ)液罐通過管道經(jīng)由液泵接入正極構(gòu)成回路；負(fù)極儲(chǔ)液罐內(nèi)裝有負(fù)極電解液，負(fù)極為含錫的酸性溶液，負(fù)極儲(chǔ)液罐通過管道經(jīng)由液泵接入負(fù)極構(gòu)成回路。在充放電過程中，正負(fù)極電解液在液泵推動(dòng)下分別將電解液泵入電池內(nèi)，保證電解液在儲(chǔ)液罐和電池之間不斷流動(dòng)。

含錫的酸性溶液中，主要是以氧化亞錫、氫氧化亞錫、氯化亞錫、硫化亞錫、焦磷酸亞錫、硫酸亞錫、烷基磺酸亞錫或氟化亞錫作為單電池的負(fù)極活性物質(zhì)，負(fù)極活性物質(zhì)水溶液的濃度范圍為0.01mol/L～2mol/L。

含釩的酸性溶液中，主要是以二氧化釩或硫酸氧釩作為單電池的正極活性物質(zhì)，正極活性物質(zhì)水溶液的濃度范圍為0.01mol/L～4mol/L。

電解液是酸性電解液，該電解液中酸的主要成分是以下一種或一種以上：硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、碳酸，電解液的濃度范圍為0.1mol/L～5mol/L。

隔膜可以防止正負(fù)極電解液的交叉污染，同時(shí)又可以通過質(zhì)子，隔膜可以采用常規(guī)的陽離子交換膜。

本實(shí)用新型中，單電池正負(fù)極電極材料為常規(guī)的多孔狀碳?xì)诸惒牧希缡珰帧⑻坎肌?fù)合炭氈或碳纖維復(fù)合材料。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型以四價(jià)釩化合物為液流電池正極活性物質(zhì)，二價(jià)錫為液流電池負(fù)極活性物質(zhì)，電池經(jīng)充放電測試，具有循環(huán)壽命長，可深度放電的優(yōu)點(diǎn)，電池效率比同樣條件下的全釩液流電池效率高。

2、本實(shí)用新型中液流電池負(fù)極活性物質(zhì)為二價(jià)錫化合物，二價(jià)錫化合物在發(fā)生氧化還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移兩個(gè)電子，電池比容量比轉(zhuǎn)移一個(gè)電子高。同時(shí)，錫化合物是一種環(huán)境友好性物質(zhì)且價(jià)格低廉，不會(huì)對環(huán)境造成污染，完全符合液流電池綠色環(huán)保的特征。

3、本實(shí)用新型液流電池具有制造工藝簡單、成本低、循環(huán)壽命高等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型單電池結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實(shí)用新型單電池系統(tǒng)示意圖。

圖1-圖2中，1雙極板I；2電極I；3電極框I；4隔膜；5電極框II；6雙極板II；7單電池；8儲(chǔ)液罐I；9泵I；10正極；11負(fù)極；12電極II；13泵II；14儲(chǔ)液罐II。

具體實(shí)施方式