[發明專利]一種長壽命中性鋅鐵液流電池的制備方法

在審

• 申請號: 202010903160.2
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112103545A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 丁美;楊明輝;賈傳坤
• 申請（專利權）人: 山東奧德儲能科技有限公司
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M8/08
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及氧化還原中性鋅鐵液流電池領域，具體地說是一種長壽命中性鋅鐵液流電池的制備方法。該方法包括如下步驟：(1)正極電解液制備：利用去離子水配制鹵化物和鐵氰化物的溶液；(2)負極電解液制備：利用去離子水配制一系列不同濃度的鹵化物溶液；(3)電池組裝：將離子交換膜浸入堿性溶液中，在50～100℃溫度下恒溫1～3h獲得金屬陽離子交換隔膜；裁剪鋅片并打磨，作為電池的負極反應活性物質；(4)將步驟(1)、(2)、(3)所得到的關鍵材料裝配成中性鋅鐵液流電池。使用此改性電解液的中性鋅鐵液流電池，在30mA cm^?2電流密度下能夠穩定循環超過1340圈，維持庫倫效率在100％的同時，容量保持率在80％以上。

技術領域

本發明涉及氧化還原中性鋅鐵液流電池領域，具體地說是一種長壽命中性鋅鐵液流電池的制備方法。

背景技術

隨著傳統化石燃料的日益衰竭及其帶來嚴重的環境污染等問題，尋找新能源和發展新能源的技術勢在必行。目前電能主要由火力、風力、水力以及太陽能等發電方式提供，但是由于火力發電帶來嚴重的環境污染，而風力、水力以及太陽能等可再生能源具有間歇性和不連續性等特點，無法滿足直接用電的需求，為了解決這個問題，就必須開發高效、廉價的儲能裝置。液流電池作為一種大規模的儲能裝置，完全能夠滿足電網以及生活的需求，并且具有設計靈活、循環壽命長、快速響應、儲存容量和輸出功率獨立可調節等優點，完全有可望大規模應用于電網儲能領域。但是，近年來基于鋅-溴、鋅-鐵、鐵-鉻及全釩等液流電池的系統研究都面臨著能量密度低、成本高、易腐蝕、容量衰退快等問題。一方面，這些問題極大的限制了液流電池的大規模配置，亟待解決；另一方面，這也加速了對液流電池新體系的開發探索。金屬鋅由于其高理論容量(820mAh g^-1)、低電極電位(-0.762V vs標準氫電極)、儲量大、無毒、安全性高等特點，一直以來被認為是一種可應用于液流電池的理想陽極材料。但是，它的大規模應用也受制于電池循環過程中枝晶生長引起的庫倫效率低、循環壽命差等問題。抑制循環過程中枝晶生長、提高鋅負極循環穩定性是目前亟待解決的問題。目前解決該問題的常用方法有四種：電解液改性、金屬鋅陽極修飾、電場調控和離子傳輸控制。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種長壽命中性鋅鐵液流電池的制備方法，在電池負極通過電解液改性的方式，不僅提高了Zn/Zn²⁺電對的氧化還原可逆性，還穩定了其鋅在電極上的沉積、脫附過程，應用于中性鋅鐵液流電池體系可獲得超長循環壽命和良好的性能。采用該方法可獲得低成本、高性能、長循環壽命的液流電池，達到了降低成本，減小腐蝕，增加電池循環壽命的目的。

本發明的技術方案如下：

一種長壽命中性鋅鐵液流電池的制備方法，包括以下步驟：

(1)正極電解液制備：利用去離子水配制鹵化物和鐵氰化物的溶液；

(2)負極電解液制備：利用去離子水配制一系列不同濃度的鹵化物溶液；

(3)電池組裝：將離子交換膜浸入堿性溶液中，在50～100℃溫度下恒溫1～3h獲得金屬陽離子交換隔膜；裁剪鋅片并打磨，作為電池的負極反應活性物質；

(4)將步驟(1)、(2)、(3)所得到的關鍵材料裝配成中性鋅鐵液流電池。

所述的長壽命中性鋅鐵液流電池的制備方法，步驟(1)所配制的鐵氰化物水溶液濃度為0.1mol L^-1～1mol L^-1，鹵化物水溶液濃度為0.1mol L^-1～4.5mol L^-1，鐵氰化物水溶液與鹵化物水溶液的體積比為1：0.5～5。