[發明專利]高電壓離子介導的液流/液流輔助二氧化錳-鋅電池

在審

• 申請號: 201980050160.8
• 申請日: 2019-06-13
• 公開（公告）號: CN112889167A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 喬達摩·G·亞達夫;黃金超;達蒙·圖爾內;邁克爾·尼斯;亞歷山大·庫茲;瓦萊里奧·迪安格里斯;S·巴內爾杰爾;霞·魏
• 申請（專利權）人: 紐約城市大學研究基金會
• 主分類號: H01M6/02
• 分類號: H01M6/02;H01M6/16;H01M50/70
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 陳萬青;李雪

一種電池包括陰極隔室、布置在該陰極隔室內的陰極電解液、陽極隔室、布置在該陽極隔室內的陽極電解液、布置在該陰極隔室與該陽極隔室之間的隔膜以及被配置為在該陰極隔室和該陽極隔室中提供流體循環的流動系統。該陰極電解液和該陽極電解液具有不同的組成。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2018年6月14日提交的美國臨時申請號62/684,923的優先權，該美國臨時申請出于所有目的通過援引以其全文并入本文。

背景技術

本披露涉及包括電化學電池單元的電池。堿性二氧化錳電池單元已主要用作原電池。然而，原電池的一次性使用導致大量材料浪費以及不期望的環境后果。而且，由于制造這些電池單元所需的能量與可實際儲存的能量相比它們之間的顯著不平衡，可能會產生潛在的經濟損失。因此，提供可再充電電池單元或二次電池單元具有明顯的優點。

發明內容

在一個實施例中，一種電池包括陰極隔室、布置在該陰極隔室內的陰極電解液、陽極隔室、布置在該陽極隔室內的陽極電解液、布置在該陰極隔室與該陽極隔室之間的隔膜以及被配置為在該陰極隔室和該陽極隔室中提供流體循環的流動系統。該陰極電解液和該陽極電解液具有不同的組成。

在一個實施例中，一種操作電池的方法包括使陰極電解液在電池的陰極隔室內循環，使陽極電解液在電池的陽極隔室內循環，通過使用布置在陰極隔室與陽極隔室之間的隔膜防止在循環期間陽極電解液與陰極電解液之間的直接混合，以及在使陰極電解液循環和使陽極電解液循環的同時從電池生成電流。該陰極電解液包含錳離子，并且該陽極電解液包含鋅離子。該陰極電解液和該陽極電解液具有不同的組成。

上述已經相當廣泛地概述了本發明的特征和技術優點，以便可更好地理解以下的本發明的詳細說明。本發明的額外特征和優點將在下文中描述，這些形成了本發明的權利要求的主題。本領域技術人員應當理解，所披露的概念和具體實施例可容易地用作修改或設計用于實現本發明的相同目的其他結構的基礎。本領域技術人員還應當認識到，此類等同構造并不脫離如所附權利要求中闡述的本發明的精神和范圍。

附圖說明

為了更全面地理解本披露以及其優點，現在結合附圖和詳細說明參考以下簡要說明，其中相同附圖標記表示相同零件。

圖1A示出了根據實施例的液流電池的示意圖。

圖1B示出了根據實施例的另一液流電池的示意圖。

圖1C示出了根據實施例的又另一液流電池的示意圖。

圖2示出了根據實施例的液流電池的示意圖。

圖3示出了電位-時間曲線，該電位-時間曲線示出了實例1的結果，其中陰極電解液和陽極電解液均為酸性溶液。

圖4示出了電位-時間曲線，該電位-時間曲線示出了實例2的結果，其中陰極電解液為酸性的，并且陽極電解液為堿性的。

具體實施方式

在本披露中，術語“負電極”和“陽極”均用于意指“負電極”。同樣，術語“正電極”和“陰極”均用于意指“正電極”。單獨提及“電極”可指陽極、陰極或兩者。提及“陰極電解液”是指僅與陰極接觸的電解液，并且提及“陽極電解液”是指僅與陽極接觸的電解液。提及電解液可指更普通的電解液、陰極電解液、陽極電解液或其任何組合。

本披露涉及組裝和/或制造液流/液流輔助電池的方法。作為二次電池的一種類型，液流輔助電池使用圍繞電極(例如，陽極、陰極)循環的電解液，并且該電解液的循環可提供用于對電池進行放電和再充電的手段。在大多數液流輔助電池構造中，電解液循環通過電池并且接觸陽極和陰極兩者。因此，接觸陽極和陰極兩者的電解液組合物具有相同的組成。這限制了使電解液組合物適應陽極和陰極的化學性質的能力。