[實(shí)用新型]一種鋅鎳單液流電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721478834.9
• 申請(qǐng)日: 2017-11-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207587857U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋楊;李先鋒;張華民;賴勤志;劉新運(yùn);鄭建偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)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(lèi)號(hào): H01M8/18
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/18;H01M8/24
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本實(shí)用新型涉及一種鋅鎳單液流電池，該電池包括一節(jié)單電池或兩節(jié)以上單電池串聯(lián)而成的電堆，負(fù)極電解液儲(chǔ)罐、負(fù)極循環(huán)管路、泵；單電池包括從下到上依次疊合的正極端板、正極集流體、置于正極電極框內(nèi)的正極、電池隔膜、置于負(fù)極電極框中的負(fù)極、負(fù)極集流體、負(fù)極端板，負(fù)極電解液儲(chǔ)罐中的負(fù)極電解液經(jīng)泵流經(jīng)負(fù)極，正極電解液不流動(dòng)且被密封在正極集流體、正極電極框、正極、電池隔膜所圍繞成的密閉腔室中；其中正、負(fù)極為柔性電極，正、負(fù)電解液相同，均為含可溶性鋅鹽的堿性水溶液。該電池具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量密度高、功率密度高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及液流電池儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋅鎳液流電池領(lǐng)域。

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(zhǎng)、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(yáng)能等可再生能源發(fā)電、電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域。

傳統(tǒng)鋅鎳單液流電池正極為燒結(jié)式氧化鎳電極,負(fù)極為鎳箔上的沉積鋅電極,電解液為1.0M ZnO+0.5M LiOH+10M KOH水溶液，且正負(fù)極之間沒(méi)有隔膜。由于該電池?zé)o隔膜，導(dǎo)致該電池?zé)o法實(shí)現(xiàn)多節(jié)串聯(lián)，在同一種、無(wú)物理阻隔且導(dǎo)通的流動(dòng)電解液中，各節(jié)電池之間只能以并聯(lián)的方式連接；因?yàn)閭鹘y(tǒng)的鋅鎳單液流電池正極材料導(dǎo)電性差，電流無(wú)法從電極厚度方向?qū)ǎ瑢?dǎo)致其不能使用全釩、鋅溴等雙電池結(jié)構(gòu)運(yùn)行，使得電池?zé)o法實(shí)現(xiàn)多節(jié)串聯(lián)。傳統(tǒng)鋅鎳單液流電池由于受限于負(fù)極材料(析氫過(guò)電位低、且不溶于堿的金屬)，負(fù)極發(fā)生副反應(yīng)的幾率大大增加(析出氫氣)，電池在長(zhǎng)時(shí)間靜置時(shí)，負(fù)極生成的鋅單質(zhì)會(huì)再次溶解到電解液中，使得電池再開(kāi)啟時(shí)，負(fù)極由于沒(méi)有析氫過(guò)電位較高的鋅金屬而發(fā)生析氫副反應(yīng)，使用時(shí)氫氣的生成增加了電池的危險(xiǎn)性。受限于電池整體結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)鋅鎳單液流電池正極容量過(guò)低，導(dǎo)致電池容量受限。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型通過(guò)在正負(fù)極之間加離子交換膜，構(gòu)筑正負(fù)極電解液分開(kāi)的體系，使得電池可以在單節(jié)基礎(chǔ)上進(jìn)行多節(jié)串聯(lián)，每節(jié)之間正負(fù)極電解液不互混，阻止漏電以及短路情況發(fā)生。電池正極整體封閉，正極內(nèi)部電解液不流動(dòng)，簡(jiǎn)化了電池結(jié)構(gòu)。同時(shí)，通過(guò)使用把碳?xì)址忾]在密閉空間內(nèi)的結(jié)構(gòu)來(lái)做成電池負(fù)極，阻止了電池每次開(kāi)啟時(shí)發(fā)生的析氫副反應(yīng)，提高了電池壽命的同時(shí)也提高了電池的安全性。電池正負(fù)極使用同一種電解液，電解液可以通過(guò)離子交換膜任意互混而不影響電池性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種鋅鎳單液流電池，該電池包括一節(jié)單電池或兩節(jié)以上單電池串聯(lián)而成的電堆，負(fù)極電解液儲(chǔ)罐、負(fù)極循環(huán)管路、泵；單電池包括從下到上依次疊合的正極端板、正極集流體、置于正極電極框內(nèi)的正極、電池隔膜、置于負(fù)極電極框中的負(fù)極、負(fù)極集流體、負(fù)極端板，負(fù)極電解液儲(chǔ)罐中的負(fù)極電解液經(jīng)泵流經(jīng)負(fù)極，正極電解液不流動(dòng)且被密封在正極集流體、正極電極框、正極、電池隔膜所圍繞成的密閉腔室中；其中正極是以碳?xì)肿鳛榛w、基體上涂敷有正極活性物質(zhì)，正極活性物質(zhì)組成為氫氧化鎳；負(fù)極為柔性電極，正負(fù)電解液相同，均為含可溶性鋅鹽的堿性水溶液。

負(fù)極柔性電極為碳?xì)帧?/p>

正極活性物質(zhì)在正極上的涂敷量為0.5g/cm²～1g/cm²。

負(fù)極被封閉在電極框內(nèi)，電極框厚度2.5-4mm，負(fù)極厚度4-5mm；正極被封閉在電極框內(nèi)，電極框厚度6-9mm，正極厚度8-10mm。

正負(fù)極電解液中堿為Ba(OH)₂、NaOH、KOH、LiOH中的一種或兩種以上，可溶性鋅鹽中鋅離子濃度為0.4mol/L～0.5mol/L，堿性水溶液濃度為 4mol/L～7.5mol/L。

電池隔膜為離子傳導(dǎo)膜。電池中使用離子交換膜或者多孔傳導(dǎo)膜，通過(guò)電池內(nèi)部離子的流動(dòng)與外電路電子的定向運(yùn)動(dòng)構(gòu)成電流回路。

本實(shí)用新型的有益效果：