[發(fā)明專利]一種鋅溴蓄電池有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811249464.0 | 申請日： | 2018-10-25 |
| 公開（公告）號： | CN111106373B | 公開（公告）日： | 2021-05-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 許鵬程;李先鋒;張華民;賴勤志 | 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： | H01M8/18 | 分類號： | H01M8/18;H01M50/409;H01M4/86 |
| 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 |
| 地址： | 116023 遼寧省*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 蓄電池 | ||
本發(fā)明涉及一種鋅溴蓄電池，電池由兩節(jié)或兩節(jié)以上單電池串聯(lián)或/和并聯(lián)組成，電池的電極水平放置，單電池由下至上包括依次疊合的正極端板、正極集流體、置于正極電極框中部通孔處的正極、電池隔膜、置于負(fù)極電極框中部通孔處的負(fù)極、負(fù)極集流體、負(fù)極端板；正極和負(fù)極中浸潤有電解液；電解液為溴化鋅和氯化鉀混合水溶液；電池充電時，負(fù)極內(nèi)部游離鋅離子直接以鋅單質(zhì)形式沉積在負(fù)極上，溴離子在正極內(nèi)部氧化為溴單質(zhì)并吸附在正極內(nèi)部；放電時，鋅單質(zhì)氧化為鋅離子，溴單質(zhì)還原為溴離子；電池隔膜為多孔膜。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及蓄電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋅溴蓄電池。
背景技術(shù)
鋅溴液流電池(zinc bromine flow battery,ZBB)是一種能量轉(zhuǎn)換效率高、能量密度高(理論能量密度435wh/kg)、關(guān)鍵材料(隔膜、電解液)價格便宜的液流儲能電池，廣泛應(yīng)用于風(fēng)能、太陽能等可再生能源發(fā)電、電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、通信基站等領(lǐng)域，由于其系統(tǒng)成本價格便宜，循環(huán)使用壽命長使其成為大規(guī)模儲能技術(shù)首選技術(shù)之一。
鋅溴液流電池通過正負(fù)極間活性物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)電能與化學(xué)能之間的相互轉(zhuǎn)換，在其工作過程中正負(fù)極均需要循環(huán)泵使電解液循環(huán)流動。循環(huán)泵、儲液罐及管路的使用，增加了鋅溴電池系統(tǒng)成本、降低系統(tǒng)整體能量轉(zhuǎn)換效率，也使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，不利于其小型化。此外，由于溴具有較強(qiáng)的擴(kuò)散性，充電過程中生成的溴會擴(kuò)散到負(fù)極與鋅直接反應(yīng)，造成電池自放電，使電池容量下降；而鋅的累積會使電池極化變大造成電池性能衰減，影響電池使用壽命，嚴(yán)重情況下甚至?xí)纬芍г斐呻姵囟搪肥А?/p>
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鋅溴蓄電池，通過對隔膜進(jìn)行Nafion修飾降低電池自放電，提高電池庫倫效率，通過使電池正極在下負(fù)極在上的方式使充電過程中生成的溴在電極上分布更加均勻，降低負(fù)極由于鋅累積對電池性能影響，提高電池使用壽命。
為實現(xiàn)上述目的，本分買那個采用的具體技術(shù)方案如下：
一種鋅溴蓄電池，由一節(jié)或兩節(jié)以上單電池串聯(lián)或/和并聯(lián)組成，電池的電極水平放置，單電池由下至上包括依次疊合的正極端板、正極集流體、正極電極框、正極、電池隔膜、負(fù)極、負(fù)極電極框、負(fù)極集流體、負(fù)極端板；
正極和負(fù)極中浸潤有電解液；
電池充電時，負(fù)極內(nèi)部游離鋅離子直接以鋅單質(zhì)形式沉積在負(fù)極上，溴離子在正極內(nèi)部氧化為溴單質(zhì)并吸附在正極內(nèi)部；放電時，鋅單質(zhì)氧化為鋅離子，溴單質(zhì)還原為溴離子；電池隔膜為多孔膜；于多孔膜靠近正極側(cè)表面刮涂有Nafion涂層，刮涂采用的Nafion溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％-5％，涂層厚度10-50um，優(yōu)選20-40um，膜厚600-1000um。
正極和負(fù)極材料均為炭氈或石墨氈，厚度3-8mm，正、負(fù)極電極框材料為PP，厚度1.5-6mm，電極厚度大于電極框厚度，電極厚度壓縮比1.1-1.3。
電池組裝過程中正極和負(fù)極均采用先在電解液中完全浸潤后再進(jìn)行組裝。
電池電解液為溴化鋅和氯化鉀混合水溶液；電解液中ZnBr2含量為1-5mol/L，KCl含量為1-4mol/L。
電池隔膜為PE膜，集流體為石墨板或碳素復(fù)合板。
本發(fā)明有益效果
1.通過采用正極在下負(fù)極在上的電池放置方式，使充電過程中生成的溴在正極上分布更加均勻，由于正極活性物質(zhì)分布均勻，從而可以提高電池放電性能，降低負(fù)極由于鋅累積對電池性能影響，提高電池使用壽命。
2.相比于傳統(tǒng)鋅溴蓄電池，本發(fā)明電池采用正、負(fù)極均為柔性碳?xì)只蚴珰植牧希ＷC鋅的沉積均一性、鋅的沉積面容量高、能夠顯著降低極化。較高的面容量、能夠提高蓄電池能量密度。
3.通過在多孔膜表面刮涂Nafion涂層，降低溴的擴(kuò)散，提高鋅溴蓄電池庫倫效率2％以上。
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