[發(fā)明專利]A17型號高能量密度電池及其正負極電解液和制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910240725.0
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN110010948A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設計）人: 謝志鵬;楊斌;劉柏雄;傅俊祥
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18
• 代理公司: 贛州凌云專利事務所 36116
• 代理人: 曾上

本發(fā)明涉及一種A₁₇型號高能量密度電池及其正負極電解液和制備方法，屬于電化學領域，可廣泛應用于新能源大規(guī)模儲能。本發(fā)明的A₁₇型號高能量密度電池中所述負極電解液的活性物質(zhì)為K₃Fe(CN)₆，其恒定pH以六亞甲基四胺?鹽酸來維持；正極電解液活性物質(zhì)為Fe(4m3’hbpy)₃Cl₂，其恒定pH以氨基乙酸?鹽酸來維持；正負極固態(tài)儲能材料均為普魯士藍Fe₄[Fe(CN)₆]₃；通過中間體K₃Fe(CN)₆與Fe(4m3’hbpy)₃Cl₂的氧化還原來實現(xiàn)電子/電荷在正負電極與固體儲能材料Fe₄[Fe(CN)₆]₃之間的傳遞。其能量密度可達現(xiàn)有全釩液流電池的2倍以上，但活性材料成本只有它的十分之一。

技術領域

本發(fā)明涉及一種A₁₇型號高能量密度電池及其正負極電解液和制備方法，屬于電化學領域，可廣泛應用于新能源的大規(guī)模儲能。

背景技術

廣泛地利用太陽能、風能等可再生能源來取代化石能源是避免溫室效應災難性后果的最佳策略之一。然而太陽能和風能的間歇性對電網(wǎng)的安全管理帶來了巨大挑戰(zhàn)。智能電網(wǎng)的發(fā)展需要一種可靠的儲能裝置來調(diào)節(jié)功率的輸入輸出，以達到最高的能量利用效率。在各種大規(guī)模能量儲存方案中，抽水儲能和壓縮空氣儲能具有最好的成本效益，但是二者需要特殊的地理和地質(zhì)要求。除此二者之外，液流電池以其響應速度快、可快速充放電和安全性能高等優(yōu)點成為最具發(fā)展?jié)摿Φ拇笠?guī)模儲能裝置之一。液流電池的活性物質(zhì)溶解在電解液中；在泵的推動下，電解液循環(huán)流動于儲液罐與電極室之間。這種結構特點使液流電池的功率與容量相互獨立，可以顯著地提高系統(tǒng)設計的靈活性，有利于滿足客戶不同的需求。但液流電池的低能量密度和低成本效益成了阻礙它廣泛商業(yè)化應用的兩大因素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種A₁₇型號高能量密度電池及其正負極電解液和制備方法，克服現(xiàn)有液流電池的不足之處，實現(xiàn)液流電池高能量密度和低成本化目標。

本發(fā)明的A₁₇型號高能量密度電池是在現(xiàn)有液流電池的基礎上改進而成，主要由負極、負極電解液、負極固體儲能材料、正極、正極電解液、正極固體儲能材料和離子交換膜(隔膜)組成的多節(jié)電池單體聯(lián)成的電堆，負極固體儲能材料置于負極罐中，由泵來進行負極電解液的輸送，正極固體儲能材料置于正極罐中，由泵來進行正極電解液的輸送。電堆中的負極室用電解液導管與負極罐、負極電解液輸送泵連成回路，負極電解液在該回路中循環(huán)流動。電堆中的正極室通過電解液導管與正極罐、正極電解液輸送泵連成回路，正極電解液在該回路中循環(huán)流動。

本發(fā)明的A₁₇型號高能量密度電池，關鍵在于所述負極電解液的活性物質(zhì)為K₃Fe(CN)₆，其恒定的pH以六亞甲基四胺-鹽酸來維持，且與之對應的負極固態(tài)儲能材料為普魯士藍Fe₄[Fe(CN)₆]₃；正極電解液活性物質(zhì)為Fe(4m3’hbpy)₃Cl₂，其恒定的pH以氨基乙酸-鹽酸來維持，且與之對應的正極固態(tài)儲能材料為普魯士藍Fe₄[Fe(CN)₆]₃；通過中間體K₃Fe(CN)₆與Fe(4m3’hbpy)₃Cl₂的氧化還原來實現(xiàn)電子/電荷在正負電極與固體儲能材料Fe₄[Fe(CN)₆]₃之間的傳遞。

負極電解液的pH為5.0—7.0；正極電解液的pH為1.5—2.5。