[發(fā)明專利]一種減小全釩液流電池電化學(xué)極化的方法

有效

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• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN105322186B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉濤;張華民;李先鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

一種減小全釩液流電池電化學(xué)極化的方法，通過向全釩液流電池的電解液中引入Sn²⁺，提高V²⁺/V³⁺反應(yīng)的電化學(xué)活性，減小液流儲(chǔ)能電池的電化學(xué)極化；所述Sn²⁺的濃度為0.01～0.3mol/L。通過向全釩液流電池的電解液中添加一定濃度的Sn²⁺，可以提高V²⁺/V³⁺反應(yīng)的電化學(xué)活性，減小液流儲(chǔ)能電池的電化學(xué)極化，從而提高電池的電壓效率、能量效率和工作電流密度。此外，在充放電過程中，負(fù)極除了發(fā)生V²⁺/V³⁺氧化還原反應(yīng)外，還會(huì)發(fā)生Sn/SnO的氧化還原反應(yīng)，提高電池的充放電容量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中的液流儲(chǔ)能電池領(lǐng)域，特別涉及全釩液流儲(chǔ)能電池。

背景技術(shù)

全釩液流電池因其具有輸出功率和容量相互獨(dú)立，系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活；能量效率高，壽命長，運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性高，自放電低；選址自由度大，無污染、維護(hù)簡單，運(yùn)營成本低，安全性高等優(yōu)點(diǎn)，在規(guī)模儲(chǔ)能方面具有廣闊的發(fā)展前景，被認(rèn)為是解決太陽能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)隨機(jī)性和間歇性非穩(wěn)態(tài)特征的有效方法，在可再生能源發(fā)電和智能電網(wǎng)建設(shè)中有著重大需求。

目前，制約全釩液流電池商業(yè)化的主要限制就是成本問題。要降低其成本，主要解決方法有兩個(gè)：一為降低各關(guān)鍵材料的成本，如離子交換膜、電解液、電極雙極板的成本；一為提高電池運(yùn)行的工作電流密度。因?yàn)楣ぷ麟娏髅芏鹊奶岣呖梢蕴岣唠姵氐墓β拭芏?，即可以用同樣的電堆?shí)現(xiàn)更大的功率輸出，而且還可以減少儲(chǔ)能系統(tǒng)的占地面積和空間，提高其環(huán)境適應(yīng)能力及系統(tǒng)的可移動(dòng)性，擴(kuò)展液流儲(chǔ)能電池的應(yīng)用領(lǐng)域。然而，工作電流密度的提高會(huì)導(dǎo)致電壓效率和能量效率的降低。為了在不降低能量效率的前提下提高電池的工作電流密度，就需要盡可能地減小電池極化，即歐姆極化、電化學(xué)極化和濃差極化，降低電壓損耗。

目前已公開的專利文獻(xiàn)中針對減小液流儲(chǔ)能電池電化學(xué)極化的方法主要是對電極材料進(jìn)行改性處理，如：

(1)對電極材料如石墨氈、碳紙等進(jìn)行氧化改性處理，在碳纖維表面修飾含氧官能團(tuán)，提高電極的電催化活性，減小電池的電化學(xué)極化，如專利CN 101465417A和CN101182678A中公開的對石墨氈進(jìn)行電化學(xué)氧化的方法。

(2)對電極材料如石墨氈、碳紙等進(jìn)行金屬化處理，即在碳纖維表面上修飾金屬離子，如Sun等(Sun,B.T.；Skyllas-Kazacos,M.Chemical Modification andElectrochemical Behavior of Graphite Fiber in Acidic VanadiumSolution.Electrochim.Acta1991,36,513-517.)在碳纖維表面上修飾了Mn²⁺、Te⁴⁺、In³⁺和Ir³⁺等，發(fā)現(xiàn)Ir³⁺對電極材料的電催化活性的提高最有作用，但由于貴金屬的使用造成電極的成本偏高，故而并不適合大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種減小全釩液流電池電化學(xué)極化的方法。該方法通過在電解液中添加一定濃度的Sn²⁺，提高V²⁺/V³⁺反應(yīng)的電化學(xué)活性和電化學(xué)可逆性，減小電池的電化學(xué)極化，從而提高電池的電壓效率、能量效率和工作電流密度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

通過向全釩液流電池的電解液中引入Sn²⁺，提高V²⁺/V³⁺反應(yīng)的電化學(xué)活性，減小液流儲(chǔ)能電池的電化學(xué)極化；

所述Sn²⁺的濃度為0.01～0.3mol/L。