[發(fā)明專利]一種鋅鎳蓄電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811249472.5
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN111106397B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋楊;李先鋒;張華民
• 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: H01M10/30
• 分類號: H01M10/30;H01M10/28;H01M4/32
• 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

一種鋅鎳蓄電池結(jié)構(gòu)，包括：電池正負(fù)極端板，電池正負(fù)極電極框，正極，負(fù)極，正極集流體，負(fù)極集流體，電池隔膜。其中正極由基體和其上的正極活性物質(zhì)組成，負(fù)極為沉積型碳?xì)蛛姌O；正負(fù)極均放在由PVC材料制作的電極框內(nèi)；正極集流體均為硬石墨板；正負(fù)極之間加有電池隔膜來防止正負(fù)極接觸造成電池短路；該電池采用正負(fù)極電解液用隔膜分開的方法，使得電池可以在單電池基礎(chǔ)上進(jìn)行多節(jié)串聯(lián)，同時對正負(fù)極進(jìn)行封閉處理且內(nèi)部電解液不流動，大大簡化了電池結(jié)構(gòu)，減小濃差極化對電池的影響，提高電池能量密度，正負(fù)極使用同一種電解液，電池隔膜可以使用多孔膜來降低成本。該電池結(jié)構(gòu)簡單、能量密度高、功率密度高、加工及制造工藝簡單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液流電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋅鎳電池領(lǐng)域。

技術(shù)背景

鋅鎳蓄電池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能技術(shù)，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(yōu)點，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、電動汽車等領(lǐng)域。

傳統(tǒng)鋅鎳蓄電池的缺點：1、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)極之間沒有隔膜。由于該電池?zé)o隔膜，導(dǎo)致該電池?zé)o法實現(xiàn)多節(jié)串聯(lián)，在同一種、無物理阻隔且導(dǎo)通的流動電解液中，各節(jié)電池之間只能以并聯(lián)的方式連接2、因為傳統(tǒng)的鋅鎳蓄電池正極材料導(dǎo)電性差，電流無法從電極厚度方向?qū)ǎ瑢?dǎo)致其不能使用全釩、鋅溴等有隔膜電池結(jié)構(gòu)運行，使得電池?zé)o法實現(xiàn)多節(jié)串聯(lián)。該電池為蓄電池，電解液在正負(fù)兩級不流動，通過提高電解液濃度的方法來增加電池容量，減少外加管路以及循環(huán)泵，大大降低成本。鋅鎳電堆開路電壓高，相比于其他材料所制作的蓄電池，能量密度相對較高。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過使用涂覆有氫氧化鎳的正極材料，結(jié)合全釩、鋅溴等電池結(jié)構(gòu)，在正負(fù)極之間加裝電池隔膜，使電解液在正負(fù)極之間分隔，實現(xiàn)了每一節(jié)電池可以進(jìn)行串聯(lián)的運行模式。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

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；單電池包括從左到右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，正極電解液不流動、充滿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；負(fù)極電解液不流動、充滿且被密封在負(fù)極集流體、負(fù)極電極框、負(fù)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、基體一側(cè)表面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；涂敷有活性物質(zhì)的一面靠近電池隔膜，負(fù)極為柔性電極，正、負(fù)電解液，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)在基體上的涂敷量為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，溶液中鋅離子濃度為0.8mol/L～1mol/L，堿性水溶液濃度為8mol/L～10mol/L。

正、負(fù)電解液相同。

電池隔膜為離子傳導(dǎo)膜。

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，通過電池內(nèi)部離子的流動與外電路電子的定向運動構(gòu)成電流回路。

本發(fā)明的有益效果：