[發(fā)明專利]一種鐵鎳電池添加劑及基于該添加劑的長(zhǎng)壽命鐵鎳電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010185118.1
• 申請(qǐng)日: 2020-03-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111342136A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李群杰;丁瑞敏;呂寶亮;李喜歌;徐平;楊玉鋒;彭英長(zhǎng);王曉燕;雷越;張俊美
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南創(chuàng)力新能源科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0567
• 分類號(hào): H01M10/0567;H01M10/42;H01M10/30;H01M10/26
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市平原智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

本發(fā)明公開(kāi)了一種鐵鎳電池添加劑及基于該添加劑的長(zhǎng)壽命鐵鎳電池，該鐵鎳電池添加劑具體為K₂SnO₃，在電池充電時(shí)能夠在電解液和鐵負(fù)極之間形成界面保護(hù)膜。該鐵鎳電池添加劑形成的界面保護(hù)膜可抑制鐵負(fù)極表面鈍化膜的形成以及鐵負(fù)極結(jié)構(gòu)的坍塌，還可以隔離水以降低鐵電極表面反應(yīng)水的量，最終達(dá)到延長(zhǎng)鐵鎳電池使用壽命效果，同時(shí)能夠提升放電平臺(tái)。該添加劑可以添加到電解中也可以添加到鐵負(fù)極活性材料中，添加過(guò)程簡(jiǎn)單、易于操作，適用于工業(yè)大規(guī)模應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鐵鎳電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鐵鎳電池添加劑及基于該添加劑的長(zhǎng)壽命鐵鎳電池。

背景技術(shù)

隨著化石能源的不斷消耗及環(huán)境污染等問(wèn)題的加劇，發(fā)展可再生能源如風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能已經(jīng)成為全球性趨勢(shì)。但是這些可再生能源發(fā)電具有不連續(xù)、不穩(wěn)定、不可控的特性，并入電網(wǎng)會(huì)給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的沖擊。大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)可有效實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電的調(diào)幅調(diào)頻、平滑輸出、跟蹤計(jì)劃發(fā)電，從而減小可再生能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高電網(wǎng)對(duì)可再生能源發(fā)電的消納能力。因此，大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)是推進(jìn)可再生能源普及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的關(guān)鍵核心技術(shù)。鎳鐵電池具有價(jià)格廉價(jià)、無(wú)環(huán)境污染、安全性高、可回收等優(yōu)點(diǎn)，滿足大規(guī)模儲(chǔ)能的需求，已經(jīng)在美國(guó)和部分歐洲國(guó)家的儲(chǔ)能領(lǐng)域得到應(yīng)用，在電網(wǎng)級(jí)別的大規(guī)模儲(chǔ)能體系中具有潛在的重要應(yīng)用前景。

但是，鐵鎳電池發(fā)展到現(xiàn)在，鐵電極仍然存在易鈍化、析氣等問(wèn)題，使得鐵鎳電池的壽命受到影響。目前，針對(duì)此種問(wèn)題，主要的解決途徑是在電池中同時(shí)添加Li⁺和S^2-型添加劑。Li⁺型添加劑如LiOH可以改變鐵負(fù)極和電解液的界面結(jié)構(gòu)，抑制鐵向正極活性物質(zhì)擴(kuò)散的同時(shí)阻止電極活性物質(zhì)板結(jié)，從而提升電池的使用壽命；而S^2-型離子添加劑，如Na₂S、K₂S等一方面S^2-離子在鐵負(fù)極表面吸附并與一價(jià)鐵、二價(jià)鐵、三價(jià)鐵相互作用，加速鐵負(fù)極表面氧化膜的溶解，使得鐵負(fù)極的鈍化得到有效遏制，一方面電解液中的硫離子進(jìn)一步加強(qiáng)了正負(fù)極板之間的離子導(dǎo)通，有利于析氫電位的提高，可以有效地抑制氫氣的析出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)目前鐵鎳電池鐵電極存在的易鈍化、析氣等問(wèn)題，提供了一種能夠延長(zhǎng)鐵鎳電池使用壽命的鐵鎳電池添加劑及基于該添加劑的長(zhǎng)壽命鐵鎳電池，該添加劑能夠在電池充電時(shí)在負(fù)極/電解液界面形成保護(hù)膜，一方面與鐵負(fù)極中間產(chǎn)物相互作用，抑制鐵負(fù)極表面鈍化以及結(jié)構(gòu)坍塌；一方面起到了隔離水的作用，達(dá)到了抑制析氫的效果。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案，一種鐵鎳電池添加劑，其特征在于：所述添加劑用于電池充電時(shí)在電解液和鐵負(fù)極之間形成界面保護(hù)膜，該添加劑具體為K₂SnO₃。

本發(fā)明所述的長(zhǎng)壽命鐵鎳電池，包括鎳正極極板、鐵負(fù)極極板、堿性電解液及設(shè)置于鎳正極極板和鐵負(fù)極極板之間的隔膜，其特征在于：所述堿性電解液中添加有上述鐵鎳電池添加劑。

本發(fā)明所述的長(zhǎng)壽命鐵鎳電池，其特征在于：將K₂SnO₃作為鐵鎳電池添加劑溶解到堿性電解液中，電池充電時(shí)在負(fù)極和電解液界面形成保護(hù)膜，該保護(hù)膜能夠抑制鐵負(fù)極表面鈍化以及結(jié)構(gòu)坍塌，并且能夠隔離水達(dá)到延長(zhǎng)鐵鎳電池使用壽命的三效果，同時(shí)提升放電平臺(tái)。

優(yōu)選的，所述鐵鎳電池添加劑在堿性電解液中的濃度為0.11-0.3mol/L。

本發(fā)明所述的長(zhǎng)壽命鐵鎳電池，包括鎳正極極板、鐵負(fù)極極板、堿性電解液及設(shè)置于鎳正極極板和鐵負(fù)極極板之間的隔膜，其特征在于：所述鐵負(fù)極極板的負(fù)極材料中添加有上述鐵鎳電池添加劑。