[發明專利]一種鋅鐵液流電池正極電解液在線恢復方法

在審

• 申請號: 201811451359.5
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN111261889A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 袁治章;李先鋒;劉曉奇;張華民
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M8/008
• 分類號: H01M8/008;H01M8/18
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及一種鋅鐵液流電池正極電解液在線恢復方法，以電池正極容量降至理論容量85％以下(優選降至30?75％)的鋅鐵液流電池正極電解液為原料，在其中添加有機、無機或有機無機復合還原劑，與正極電解液中累積的鐵氰根離子發生還原反應，使得三價鐵氰根離子還原為二價的亞鐵氰根離子，恢復電池容量。本發明通過在正極電解液中添加適當比例的還原劑，解決電池運行過程中正極鐵氰根離子累積造成的容量及效率衰減的問題，實現電池電解液重復利用和回收。本發明工藝方法簡單，操作容易，原料易得廉價，效果明顯。

技術領域

本發明涉及鋅鐵液流電池應用及能量恢復領域，具體為一種鋅鐵液流電池正極電解液在線恢復的方法。

背景技術

鋅鐵液流電池是一種低成本、高效率、環境友好的液流儲能電池，具有開路電壓高和效率高、裝置簡單易操縱、成本低廉等優點，主要應用于分布式儲能、電網調峰、風能和太陽能等可再生能源發電等領域。

鋅鐵液流電池由于使用堿作為正負極支持電解質，電池充電過程中，負極鋅酸鹽在電極上沉積為金屬鋅。鋅酸鹽在堿性體系下沉積形貌層多孔結構，沉積的金屬鋅與電極結合力較弱，易從電極上脫落；另一方面，金屬鋅在堿性環境中，易被堿腐蝕。從電極上脫落的金屬鋅及被堿腐蝕的金屬鋅使得負極活性物質的量減少，與負極所匹配的正極活性物質在放電階段無法被利用，導致正極活性物質—鐵氰根離子的累積。隨著充放電循環的進行，正極累積的鐵氰根離子濃度逐漸升高，導致電池容量逐漸降低，同時使得電池在充電過程中亞鐵氰根離子濃度逐漸降低。而濃度逐漸降低的亞鐵氰根離子使得電池在充電過程中，電池濃差極化增大，最終導致電池效率的衰減，制約了鋅鐵液流電池的實用化和產業化進程。目前，還沒有關于處理鋅鐵液流電池正極電解液容量恢復的文獻。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種在線恢復鋅鐵液流電池正極容量的方法，解決電池運行過程中的容量及效率衰減問題，實現鋅鐵液流電池電解液重復利用和回收。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種鋅鐵液流電池正極電解液在線恢復方法，以電池正極容量降至理論容量85％以下(優選降至30-75％)的堿性鋅鐵液流電池正極電解液為原料，在其中添加有機、無機或其復合還原劑，與正極電解液中累積的鐵氰根離子發生還原反應，使得三價鐵氰根離子還原為二價的亞鐵氰根離子，恢復電池容量及電池效率，具體反應式如下：

Fe(CN)₆^3-+有機或無機還原劑或有機無機復合還原劑→Fe(CN)₆^2-

所加入的還原劑的添加量由正極電解液中累積的鐵氰根離子濃度來決定，理論所需還原劑的摩爾量用A表示，其加入量為60％A至101％A。

其中，累積的三價鐵氰根離子的濃度為0.001mol L^-1～0.6mol L^-1。

所述的鋅鐵液流電池正極電解液在線恢復方法，有機還原劑為抗壞血酸；無機還原劑為以下一種或兩種以上：羥胺、鹽酸羥胺、硫酸羥胺、、磷酸羥胺、水合肼。

所述的鋅鐵液流電池正極電解液在線恢復方法，所加入的還原劑的含量由正極電解液中累積的鐵氰根離子濃度來決定。所述的正極電解液pH在8-14之間。

所述的鋅鐵液流電池正極電解液在線恢復方法，長期充放電使用后、容量及效率衰減的鋅鐵液流電池正極電解液中鐵氰根離子濃度通過紫外可見分光度計測得。

所述的鋅鐵液流電池正極電解液在線恢復方法，還原劑可采用復合還原劑或單一還原劑，其復合還原劑中，有機還原劑與無機還原劑的質量比為(100:1)～(1：100)。

所述的鋅鐵液流電池正極電解液在線恢復方法，所加入的還原劑可在電池運行或不運行時加入，電池正極電解液可循環流動或不循環流動。