[發明專利]基于鹽穴的含添加劑的有機液流電池、控制方法及其應用

在審

• 申請號: 201811252994.0
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109346755A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 李丹;徐俊輝;馬旭強;陳留平;王慧
• 申請（專利權）人: 中鹽金壇鹽化有限責任公司
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18
• 代理公司: 常州智慧騰達專利代理事務所(普通合伙) 32328
• 代理人: 趙旭

本發明公開了一種基于鹽穴的含添加劑的有機液流電池、控制方法及其應用，有機液流電池包括：兩個電解液儲液庫，電解液儲液庫為鹽礦開采后形成的具有物理溶腔的鹽穴，溶腔內儲存有電解液，電解液包括正極活性物質、負極活性物質和支持電解質,正極活性物質和負極活性物質為水溶性的有機活性分子；液流電池堆；液流電池堆包括兩個極板；電解池槽體；電池隔膜；循環管路；循環泵，通過循環泵使電解液循環流動供給。通過在正極活性物質和負極活性物質中易滲透的一側加入添加劑，能夠平衡由于離子滲透產生的滲透壓從而減小活性物質的滲透性，延緩容量衰減。該有機液流電池能夠提高電池長期運行的穩定性。

技術領域

本發明屬于儲能氧化還原液流電池領域，具體涉及一種基于鹽穴的含添加劑的有機液流電池，以及該有機液流電池的控制方法和應用。

背景技術

隨著經濟快速發展，伴隨而來的環境以及能源短缺等問題日趨嚴重，促進了一些清潔能源的大力發展，例如風能、太陽能和潮汐能等。但是由于這些可再生能源的不連續性和不穩定性，使其利用受到大量限制，利用率低。因此，需要大力發展儲能技術，為電網的穩定性提供保障。在各種儲能技術中，液流電池儲能技術由于具有容量大、安全性高、低成本等優勢，因此是大規模儲能技術的首選。

大規模液流電池的儲能技術涉及到大量電解液的存儲，一般存儲電量越多所需的電解液越多，需要的溶腔就越大。鹽腔是地下鹽層利用水溶性開采鹽礦后的地下空穴，具有容量大、密封性能好、滲透系數小等優點。現有的鹽穴多用于儲存石油、高壓氣體以及相關產品，例如天然氣等，因此可以用于大量電解液的存儲，關于基于鹽穴的有機液流電池的研究較少。

近年來，有機水相液流電池由于其電解質具有豐富的選擇，中性水相電解液具有環保、廉價等優點，被認為是液流電池中最具有應用前景的一種。在電池充放電過程中，不可避免的會出現離子滲透的現象，致使容量不停衰減，減小了其使用壽命。目前常規的減少離子滲透的方法主要是通過優化設計電池隔膜，提高離子的選擇性。或者對有機活性分子進行結構設計，減少活性物質的滲透。然而這兩種方法操作起來都比較復雜，同時不可避免的都還會出現離子滲透的現象。因此有必要進一步對其改善，提高電池的使用壽命。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。

為此，本發明提出一種基于鹽穴的含添加劑的有機液流電池，該有機液流電池能夠通過在電解液中加入添加劑，減小離子滲透性，減緩容量衰減。

本發明還提出一種基于鹽穴的含添加劑的有機液流電池的控制方法，操作簡便，利于工程應用。

本發明還提出一種基于鹽穴的含添加劑的有機液流電池的應用，應用范圍廣。

根據本發明第一方面實施例的基于鹽穴的含添加劑的有機液流電池，包括：兩個電解液儲液庫，兩個所述電解液儲液庫間隔開相對設置，所述電解液儲液庫為鹽礦開采后形成的具有物理溶腔的鹽穴，所述溶腔內儲存有電解液，所述的電解液包括正極活性物質、負極活性物質和支持電解質,所述正極活性物質和所述負極活性物質為水溶性的有機活性分子且分別存儲于兩個鹽穴中；液流電池堆，所述液流電池堆分別與兩個所述電解液儲液庫連通；所述液流電池堆包括：電解池槽體，電解池槽體內充入所述電解液；兩個極板，兩個所述極板相對設置；電池隔膜，所述電池隔膜位于所述電解池槽體內，所述電池隔膜將所述電解池槽體分隔為與一所述電解液儲液庫連通的陽極區和與另一所述電解液儲液庫連通的陰極區，一所述極板設于所述陽極區，另一所述極板設于所述陰極區，所述陽極區內具有包括所述正極活性物質的正極電解液，所述陰極區內具有包括所述負極活性物質的負極電解液，所述電池隔膜能夠供所述支持電解質穿透，阻止所述正極活性物質和所述負極活性物質穿透，通過在所述正極活性物質和所述負極活性物質中易滲透的一側加入添加劑，能夠平衡所述陽極區和所述陰極區之間由于離子滲透產生的滲透壓；循環管路，所述循環管路將一所述電解液儲液庫內的電解液輸入或輸出所述陽極區，所述循環管路將另一所述電解液儲液庫內的電解液輸入或輸出所述陰極區；循環泵，所述循環泵設于所述循環管路，通過所述循環泵使所述電解液循環流動供給。