[發明專利]液流電池

有效

• 申請號: 201010292299.4
• 申請日: 2010-09-23
• 公開（公告）號: CN102412410A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 李輝;杰夫·徐;周小平
• 申請（專利權）人: 微宏動力系統(湖州)有限公司
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M4/86
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種電化學儲能裝置，特別涉及到一種液流電池。

背景技術

液流電池又稱液流氧化還原電池，是指電池正負極反應物中至少一方為液態流體的電化學儲能裝置。與能量存儲于電極材料中的二次電池(如鉛酸蓄電池、鋰離子電池)相比，液流電池的單電池或半電池電極只是反應發生的場所而不是活性物質儲存的地點，不存在通常二次電池復雜的固相變化，因此電池循環壽命長，可靠性高等特點。由于活性物質存儲于電解液中，儲能容量取決于儲液罐的容積和活性物質的濃度，具有功率與容量分離等優點。

自1974年美國的L.H.Thaller(美國國家航空和宇宙航行局，即美國NASA的Lewis研究中心)提出液流電池的電化學儲能概念以來，已有多種液流電池被提出(Journal?of?Power?Sources?160(2006)716-732)，如溴/多硫化物液流電池、全釩液流電池、釩-溴氧化還原系統、鐵-鉻氧化還原系統、鋅-溴氧化還原系統、鋅-鉻氧化還原系統和可溶性鉛單液液流電池等，這些主要是根據氧化還原電對的不同而提出。這類液流電池均采用水系電解液體系，由于水的理論分解電壓為1.23V，即使考慮到極化作用的影響，單電池的工作電壓也通常在2V以內，電池工作電壓比較低(如可溶性鉛單液液流電池的理論電壓為1.78V)，需要多個單電池在電堆外部或內部進行串聯以提高工作電壓，增加了系統體積及復雜度。

發明內容

本發明的一個目的在于克服現有技術之不足，提供一種電壓較高、占用空間較小、操作方便的液流電池。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的。

一種液流電池，包括電池單體或多個電池單體串聯組成的電堆、電解液儲罐、循環泵和流體管道，電池單體包括正極、負極、正極電解液和負極電解液，正極、負極之間以陰離子交換膜隔開，其中，電池單體的正極活性物質選自金屬鎳、鈷或銅，電池單體負極的活性物質選自堿金屬。

電池單體的正極由正極集流體和正極活性物質組成，正極活性物質選自金屬鎳、鈷或銅。在一種具體的實施方式中，正極的活性物質為銅。

電池單體的正極集流體選自金屬板、金屬箔、金屬網、碳材料或多孔導電材料中的一種或幾種。

在一種優選的實施方式中，金屬板或金屬箔或金屬網中的金屬為銅或鋁。

在一種優選的實施方式中，碳材料為柔性石墨。

在一種優選的實施方式中，多孔導電材料為泡沫金屬材料。

電池單體正極電解液為含有可溶性鎳鹽、鈷鹽或銅鹽的有機電解液，該鹽與正極活性物質相對應。在一種具體的實施方式中，正極活性物質選用銅，正極電解液為含有可溶性銅鹽的有機電解液

在一種具體的實施方式中，可溶性銅鹽選自醋酸銅、硫酸銅、硝酸銅、六氟磷酸銅、四氟硼酸銅、乙酰丙酮基銅或三氟甲基磺酸銅中的一種或幾種。

電池單體的負極由負極集流體和負極活性物質組成，負極的活性物質選自堿金屬。在一種具體的實施方式中，負極的活性物質為鋰。

電池單體的負極集流體選自金屬板、金屬箔、金屬網、碳材料或多孔導電材料中的一種或幾種。

在一種優選的實施方式中，金屬板或金屬箔或金屬網中的金屬為銅。

在一種優選的實施方式中，碳材料為柔性石墨。

在一種優選的實施方式中，多孔導電材料為泡沫金屬材料。

電池單體負極電解液為含有可溶性堿金屬鹽的有機電解液，該鹽與負極活性物質相對應。在一種具體的實施方式中，負極活性物質選用鋰，負極電解液為含有鋰鹽的有機電解液。

在一種具體的實施方式中，可溶性鋰鹽選自高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、乙酰丙酮基鋰、三氟甲基磺酸鋰、四氟硼酸鋰中的一種或幾種。

為保證液流電池能穩定工作，電池單體負極電解液中的溶劑為不與堿金屬負極活性物質反應的溶劑。在一種具體的實施方式中，電池單體負極電解液中的溶劑為不與鋰發生反應的溶劑。

為防止可能發生的電解液溶劑透過離子交換膜滲透而引起不必要的負反應，電池單體正極電解液中的溶劑為不與堿金屬負極活性物質反應的溶劑。在一種具體的實施方式中，電池單體正極電解液中的溶劑為不與鋰發生反應的溶劑。

在一種優選的實施方式中，不與鋰發生反應的溶劑選自碳酸二甲酯(DMC)，碳酸二乙酯(DEC)，碳酸乙烯酯(EC)，碳酸甲乙酯(EMC)，碳酸丙烯酯(PC)，r-丁內酯(GBL)，四氫呋喃(THF)，N-甲基吡咯烷酮(NMP)，碳酸甲丙酯(MPC)。

在一種具體的實施方式中，陰離子交換膜為均相或異相陰離子交換膜。