[發(fā)明專利]一種鋅鎳單液流電池正極活化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711104583.2
• 申請(qǐng)日: 2017-11-10
• 公開（公告）號(hào): CN109786797B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴勤志;李先鋒;張華民;宋楊;許鵬程;劉新運(yùn);鄭建偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所;陜西華銀科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/18
• 分類號(hào): H01M8/18
• 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

一種鋅鎳單液流電池正極活化方法，其特征在于：正極為氫氧化鎳電極，負(fù)極采用碳?xì)趾?或鋅片作為電極；電池正常運(yùn)行前，使用活化電解液進(jìn)行充放電循環(huán)，根據(jù)放電與充電電量的比值計(jì)算得到的電池庫倫效率達(dá)到90％以上，視為活化終止；活化電解液為不含鋅離子的堿性溶液；具體活化方式為，采用0.1?1C,優(yōu)選為0.1?0.2C的電流密度進(jìn)行充放電循環(huán),充電截止條件對(duì)于單節(jié)電池為電壓不高于2V,對(duì)于單節(jié)電池放電截止條件為電壓不低于0.5V。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋅鎳單液流電池領(lǐng)域，具體涉及一種鋅鎳單液流電池正極活化方法。

背景技術(shù)

鋅鎳單液流電池是一種新型的低成本、高效率、環(huán)境友好型的液流電池儲(chǔ)能技術(shù)，具有能量密度和電流效率高、裝置簡(jiǎn)單易操縱、使用壽命長、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)峰、風(fēng)能和太陽能等可再生能源發(fā)電、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。

鋅鎳單液流電池應(yīng)用于大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域需要具有較高的儲(chǔ)能容量，這就對(duì)高容量的正極提出了要求。但是隨著容量的提升，正極的電解液傳輸愈發(fā)困難，導(dǎo)致了電極極易發(fā)生析氧副反應(yīng)，這就需要較長的活化過程，以便于構(gòu)建順暢的離子傳輸通道。但是，由于負(fù)極本身在正極活化階段是進(jìn)行正常的充放電反應(yīng)。而由于正極析氧導(dǎo)致了正極電流效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于負(fù)極的電流效率。導(dǎo)致在活化完成后，負(fù)極會(huì)累積較多的鋅單質(zhì)。溶于導(dǎo)致流道的堵塞及正負(fù)極的短路，對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著嚴(yán)重的危害。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種鋅鎳單液流電池正極活化方法。一方面保證正極的正常活化過程，一方面不會(huì)由于正極活化過程導(dǎo)致負(fù)極的鋅累積，影響電池的壽命。

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

一種鋅鎳單液流電池正極活化方法，電池正極為氫氧化鎳電極，負(fù)極為碳?xì)趾?或鋅電極，負(fù)極與正極活性物質(zhì)的容量比為0.5:1-0.1:1。

電池正常充放電運(yùn)行前，采用活化電解液對(duì)電極進(jìn)行活化處理，活化電解液為不含鋅離子的氫氧化鉀或氫氧化鈉的堿性水溶液，濃度為2-6mol/L，所用體積可以保證電池正常運(yùn)行即可。具體活化方式為：采用0.1C-1C的電流密度進(jìn)行充放電循環(huán)。

電池活化階段發(fā)生的反應(yīng)為：第一圈活化循環(huán)：充電時(shí)正極為氧化鎳至羥基氧化鎳和析氧副反應(yīng)，負(fù)極為析氫反應(yīng)；放電時(shí)正極為羥基氧化鎳至氧化鎳的反應(yīng)；負(fù)極為鋅片的溶解反應(yīng)。第二圈以后的活化循環(huán)：充電時(shí)正極為氧化鎳至羥基氧化鎳和析氧副反應(yīng)，負(fù)極為鋅的沉積和析氫副反應(yīng)；放電時(shí)正極為羥基氧化鎳至氧化鎳的反應(yīng)；負(fù)極為鋅片的溶解反應(yīng)。

根據(jù)放電與充電電量的比值計(jì)算得到的庫倫效率達(dá)到90％以上，視為活化終止。

活化終止后，將活化電解液換為鋅鎳單液流電池正常工作時(shí)使用的含有鋅離子的堿性溶液，進(jìn)行電池的正常運(yùn)行。

有益效果：

本發(fā)明對(duì)鋅鎳單液流電池在正常充放電循環(huán)工作前，進(jìn)行了活化處理，先在活化電解液不含鋅離子的堿性溶液中進(jìn)行充放電循環(huán)，充電時(shí)正極為氧化鎳至羥基氧化鎳和析氧副反應(yīng)，負(fù)極為析氫反應(yīng)；放電時(shí)正極為羥基氧化鎳至氧化鎳的反應(yīng)；負(fù)極為鋅片的溶解反應(yīng)。第二圈以后的活化循環(huán)：充電時(shí)正極為氧化鎳至羥基氧化鎳和析氧副反應(yīng)，負(fù)極為鋅的沉積和析氫副反應(yīng)；放電時(shí)正極為羥基氧化鎳至氧化鎳的反應(yīng)；負(fù)極為鋅片的溶解反應(yīng)。從而解決了高正極的面容量時(shí)，負(fù)極鋅累積的問題，大幅度提高電池循環(huán)穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為活化結(jié)束后實(shí)施例與對(duì)比例的負(fù)極照片對(duì)比圖。

(左側(cè)為實(shí)施例，右側(cè)為對(duì)比例)

圖2為實(shí)施例1電池活化結(jié)束后，正常充放電的循環(huán)性能圖。

圖3對(duì)比例1電池活化結(jié)束后，正常充放電的循環(huán)性能圖。

具體實(shí)施方式