[發(fā)明專利]一種泥漿型鈦錳液流電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110277361.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113178608A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬相坤;喬琳;劉玉琴;劉淑敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M8/18
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/18
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 張玉瑩;李馨

本發(fā)明公開(kāi)了一種鈦錳液流電池，負(fù)極氧化還原電對(duì)為T(mén)i³⁺/Ti⁴⁺，正極的氧化還原電對(duì)為Mn²⁺/Mn³⁺/MnO₂，其中，正負(fù)極電解液分別從正負(fù)極儲(chǔ)罐底部出口流出，從正負(fù)極儲(chǔ)罐頂部或者上部入口流入；鈦錳液流電池還包括與電池模塊電連接的正負(fù)極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，在單電池每運(yùn)行100?1000循環(huán)或電池衰減超過(guò)20％，在電池放電末期，打開(kāi)正負(fù)極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，進(jìn)行正負(fù)極轉(zhuǎn)換，循環(huán)往復(fù)；所述鈦錳液流電池每次充電截止后的正極電解液狀態(tài)為泥漿狀固液混合物；本發(fā)明提供的鈦錳液流電池，通過(guò)將正極電解液出口設(shè)置在正極儲(chǔ)液罐底部，將電路中添加正負(fù)極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，根據(jù)電池運(yùn)行情況實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，避免了電池過(guò)程中生成的二氧化錳固體顆粒沉積影響電池容量，提高了電池穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池領(lǐng)域，具體涉及一種泥漿型鈦錳液流電池。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)能源的需求日益增加，化石能源的大量消耗所引起的環(huán)境問(wèn)題日益突顯。大規(guī)模利用可再生能源、實(shí)現(xiàn)能源多樣化成為世界各國(guó)能源安全和可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。但是風(fēng)能，太陽(yáng)能等再生能源的不連續(xù)性和不穩(wěn)定性，使得他們的直接利用困難，所以利用儲(chǔ)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可再生能源的連續(xù)供應(yīng)成為解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵。液流電池由于設(shè)計(jì)靈活(能量，功率分開(kāi)設(shè)計(jì))，安全性好，設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)，已經(jīng)成為大規(guī)模儲(chǔ)能市場(chǎng)最優(yōu)前景的技術(shù)之一。

目前發(fā)展比較成熟的液流體系包括全釩液流電池，鋅溴液流電池，多硫化鈉溴等體系。但是全釩液流電池面臨成本較高，電解質(zhì)的酸性和腐蝕性較強(qiáng)的問(wèn)題；另外，鋅溴液流電池體系和多硫化鈉溴體系面臨著溴的揮發(fā)性和腐蝕性的問(wèn)題，環(huán)境污染嚴(yán)重，固體枝晶析出影響電池壽命。因此開(kāi)發(fā)低成本、環(huán)境友好、高可靠性新型液流電池就變得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種泥漿型鈦錳液流電池，利用正極二價(jià)錳離子至四價(jià)錳離子的反應(yīng)過(guò)程，與以往的利用二價(jià)錳離子至三價(jià)錳離子的反應(yīng)過(guò)程相比，大幅度提高了正極電解液的能量密度，提高電解液利用率，降低成本。

本發(fā)明具體技術(shù)方案如下：

一種鈦錳液流電池，包括電池模塊、正負(fù)極電解液儲(chǔ)液罐、循環(huán)泵和正負(fù)極循環(huán)管路；電池模塊由一節(jié)或二節(jié)以上單電池串聯(lián)而成，包括電池端板、雙極板、電極、隔膜和電極框，其中，正極電解液儲(chǔ)液罐經(jīng)正極循環(huán)管路與電池模塊的正極相通，負(fù)極電解液儲(chǔ)液罐經(jīng)負(fù)極循環(huán)管路與電池模塊的負(fù)極相通，其特征在于：

所述鈦錳液流電池還包括與電池模塊電連接的正負(fù)極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，在單電池每運(yùn)行100-1000循環(huán)或電池衰減超過(guò)20％，在電池放電末期，打開(kāi)正負(fù)極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，進(jìn)行正負(fù)極轉(zhuǎn)換，循環(huán)往復(fù)；電池模塊正負(fù)極由電路正負(fù)極決定，即電池正極為電路正極，電池負(fù)極為電路負(fù)極；液路正負(fù)極由電路正負(fù)極決定，即液路正極為電路正極，液路負(fù)極為電路負(fù)極；

所述鈦錳液流電池中，負(fù)極氧化還原電對(duì)為T(mén)i³⁺/Ti⁴⁺，正極的氧化還原電對(duì)為Mn²⁺/Mn³⁺/MnO₂，其中，正負(fù)極電解液分別從正負(fù)極儲(chǔ)液罐底部的出口流出，從正負(fù)極儲(chǔ)液罐頂部或者上部的入口流入；

所述鈦錳液流電池正極電解液狀態(tài)為泥漿狀固液混合物，泥漿狀固液混合物是指電池液路正極充電末期以及整個(gè)放電過(guò)程中(除了放電末期)的電解液狀態(tài)，即同時(shí)含有MnO₂、Mn³⁺和Mn²⁺，本發(fā)明在特定裝置下保證電池壽命前提將Mn²⁺到MnO₂的容量最大限度的利用，而不是在傳統(tǒng)裝置下通過(guò)抑制二氧化錳生成而保證電池壽命。

基于上述方案，優(yōu)選地，所述鈦錳液流電池每次充電截止后，泥漿狀正極電解液含有不同種價(jià)態(tài)的錳化合物、不同種價(jià)態(tài)的鈦化合物；負(fù)極電解液含有不同價(jià)態(tài)的錳化合物、不同價(jià)態(tài)的鈦化合物；所述泥漿狀正極電解液中，泥漿顆粒尺度在1nm-1000nm。