[發明專利]鋰金屬液流電池系統及其制備方法

無效

• 申請號: 201210088697.3
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102637890A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 崔光磊;王曉剛;董杉木;張立學;許高潔;劉志宏
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.鋰金屬液流電池系統及其制備方法，其特征在于該電池系統由負極端板(11)、負極集流體槽(8)、負極混合漿料(1)、密封墊片(7)、聚合物復合隔膜(6)、正極集流體槽(9)、正極混合漿料(2)、密封墊片(10)、正極端板(12)、漿料輸送管(3)、漿料循環泵(4)、漿料儲存罐(5)組成；依次按照負極端板(11)、密封墊片(10)、負極集流體槽(8)、密封墊片(7)、聚合物復合隔膜(6)、密封墊片(7)、正極集流體槽(9)、密封墊片(10)、正極端板(12)的順序層疊組裝壓緊固定成電池體；漿料輸送管與集流體槽的進出料口緊密連接，并且漿料輸送管道、漿料儲存罐和循環泵連接組成漿料輸送系統，往儲存罐中加注正、負極漿料后，形成內部可持續輸送漿料且外部連續供電的鋰金屬液流電池系統。

2.根據權利要求1所述的鋰金屬液流電池系統，其特征在于正、負極集流體槽上面分別都設置有正、負極漿料進、出口，集流體槽內設置有迂回導流溝槽，使得正、負極漿料單向有序流動和反應，同時又起到收集電流的作用兼正、負極引出線連體部分。

3.根據權利要求1所述的鋰金屬液流電池系統，其特征在于電池體中有用聚合物復合隔膜隔離的正、負極集流體槽，相應分別流過正、負極漿料而不會混合。

4.根據權利要求1所述的鋰金屬液流電池系統，其特征在于電池體呈左右對稱和中心對稱，且互相適配，依次層疊組裝壓緊，通過四個角的螺絲和墊片密封壓緊固定。

5.根據權利要求1所述的鋰金屬液流電池系統，其特征在于所述負極混合漿料是由金屬鋰粉或鋰合金粉與含鋰鹽的有機液體電解質混合制成的，而鋰合金粉可以是但不局限于其與硅、鍺、錫的合金。

6.根據權利要求1所述的鋰金屬液流電池系統，其特征在于所述正極極混合漿料是由碳材料催化劑或碳負載的催化劑與含鋰鹽的有機液體電解質混合并被高純氧氣飽和制得。

7.根據權利要求6所述碳材料催化劑為活性炭、泡沫碳、石墨粉、中間相碳微球、碳納米管、碳纖維、富勒烯、石墨烯等粉體顆粒以及他們的氧或氮攙雜復合物中的一種或者幾種組合。

8.根據權利要求6所述負載的催化劑為具有電化學催化氧還原的金屬單質如Pt、Pd、Au、Ag、Ru、Rh、Ir、Os、Co、Ni、Mo等及其合金；也包括金屬氧化物如α-MnO₂、β-MnO₂、γ-MnO₂、Mn₂O₃、Co₃O₄、CoO、WO₃、MoO₂、NiO、RuO₂等或其組合；也包括金屬硒化物如硒化錳、硒化鈷、硒化鈷、硒化鎳、硒化鐵、硒化釕等或其組合；也包括金屬氮化物如氮化錳、氮化鈷、氮化鉬、氮化鎳、氮化鐵、氮化釕等或其組合；也可以是金屬復合氧化物如尖晶石型、燒綠石型、鈣鈦礦型等；還包括酞菁鈷、鐵卟啉等過渡金屬大環化合物；以及上述這些納米催化劑的組合。

9.根據權利要求6所述碳負載的催化劑為選取權利要求7所述碳材料的一種或幾種組合作為載體，通過浸漬沉積法、膠體法、微乳液法、氣相沉積法、微波輻射法、噴霧熱解法等，在其表面原位負載權利要求8所述催化劑的一種或幾種組合，制得碳負載的催化劑，其中催化劑的質量含量介于5％到10％之間。

10.根據權利要求1所述聚合物復合隔膜高分子材料包括但不局限于聚丙烯、聚乙烯、聚酰亞胺、聚芳醚酮、聚降冰片烯、聚四氟乙烯及其復合材料，無機材料包括但不局限于玻璃纖維、玻璃、氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鎂、偏鋁酸鋰、鈦酸鋰及其復合材料。

11.根據權利要求5和6所述所用鋰鹽可以是LiPF₆、LiPF₄、LiClO₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₃、LiN(CFSO₂)₂、LiC(SO₂CF₃)₃，LiBOB其中的一種或幾種，有機溶劑可以是EC、PC、DMC、DEC、EMC、DME、1，3-二氧環戊烷、鏈狀二乙二醇二甲醚以及其同系物等一種或幾種的組合，鋰鹽溶于該有機溶劑配制成含鋰鹽的有機液體電解質。