[發明專利]一種鉛酸?全釩混合儲能電池

有效

• 申請號: 201310167808.4
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN104143660B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 賴勤志;張華民;程元徽
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M10/36
• 分類號: H01M10/36;H01M10/38
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及儲能電池，具體地說是一種鉛酸-全釩混合儲能電池。

背景技術

日前隨著世界能源供應日趨短缺，人們開始對風能、太陽能等可再生能源的開發和利用廣泛關注，但要保證太陽能、風能等可再生能源發電系統的穩定供電，就必須結合高效、廉價、安全可靠的儲能技術與其配合，縱觀各種儲能技術，其中化學儲能方式的液流儲能電池以其獨特的優勢而成為目前最適宜大規模儲能的蓄電池之一。

全釩液流儲能電池是一種低能耗、高效率、環境友好型的液流儲能電池，具有能量密度和電流效率高、裝置簡單易操縱、使用壽命長、成本低廉等優點，主要應用于電網調峰、風能和太陽能等可再生能源發電、電動汽車等領域。

但是目前的全釩液流儲能電池存在價格高、能量密度低的缺點，限制了其大規模使用。

鉛酸電池技術成熟，已有百年的發展歷史，目前在車用、起動用等領域有著廣泛的應用。但是鉛酸電池在大規模儲能領域由于其較低的容量，限制了應用。

本發明通過采用鉛酸電池的電極和全釩液流電池的電解液，結合鉛酸電池與全釩液流電池的電化學成流反應，將二者有機結合，提高了電池的電池容量和能量密度。

發明內容

本發明的目的在于通過采用鉛酸電池的電極和全釩液流電池的電解液，結合鉛酸電池與全釩液流電池的電化學成流反應，將二者有機結合，提高電池容量和能量密度。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種鉛酸-全釩混合儲能電池，包括依次設置的正極、正極電解液腔、隔膜、負極電解液腔、負極，正極為PbO₂電極，負極為鉛電極，正極電解液腔中充裝有四價釩的酸溶液作為正極電解液，負極電解液腔中充裝有三價釩的酸溶液作為負極電解液。

電池充電時，正極首先發生四價釩至五價釩的氧化反應，隨著四價釩的消耗，PbO₂逐步參與電化學成流反應，生成PbSO₄；負極首先發生三價釩至二價釩的還原反應，隨著三價釩的消耗，Pb電極逐步參與電化學成流反應，生成PbSO₄；

放電時，正極首先發生PbSO₄至PbO₂的氧化反應，隨著PbSO₄的消耗，五價釩逐步參與電化學成流反應，生成四價釩；負極首先發生PbSO₄至Pb的還原反應，隨著PbSO₄的消耗，二價釩逐步參與電化學成流反應，生成三價釩。

正極電解液為濃度0.1-4mol/L四價釩離子的酸溶液，負極電解液為濃度0.1-4mol/L三價釩離子的酸溶液，所述酸溶液濃度為0.5-5mol/L。

所述酸為鹽酸、硫酸、磷酸或上述酸的混合體系；所述隔膜包括陽離子膜、陰離子膜等致密膜或多孔膜。

本發明的有益效果：

1、通過采用鉛酸電池的電極和全釩液流電池的電解液，結合鉛酸電池與全釩液流電池的電化學成流反應，將二者有機結合，提高電池容量和能量密度。

2、鉛酸-全釩混合儲能電池實際能量密度達到30Wh/kg，高于全釩液流儲能電池的15Wh/kg。

附圖說明

圖1為鉛酸-全釩儲能電池結構示意圖；其中1-正極電解液腔、2-負極電解液腔、3-泵、4-端板、5-隔膜、6-PbO₂正極、7-鉛電極

圖2為對比例與實施例1的電池充電電曲線對比；

圖3為對比例與實施例2的電池充電電曲線對比；

圖4為對比例與實施例3的電池充電電曲線對比。

具體實施方式

下面的實施例是對本發明的進一步說明，而不是限制本發明的范圍。

對比例

全釩液流儲能電池：

1)正負極采用5*5*0.3cm碳氈；

2)正極電解液采用30mL的1.5mol?mol/L四價釩的3mol/L硫酸溶液；

3)負極電解液采用30mL的1.5mol?mol/L三價釩的3mol/L硫酸溶液；

4)隔膜采用陽離子膜Nafion115；

5)電池充放電制度：80m?A/cm²，充電截止電壓：1.55V，放電截止電壓：1.0V。

實施例1

鉛酸—全釩儲能電池：

1)正極采用5*5cm?PbO₂電極；

2)負極采用5*5cm?Pb電極；

3)正極電解液采用30mL的1.5mol?mol/L四價釩的3mol/L硫酸溶液；