[發明專利]水系普魯士藍衍生物-氫氣二次電池

有效

• 申請號: 202110634462.9
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113381097B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 陳維;朱正新
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01M12/08
• 分類號: H01M12/08;H01M4/90
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

一種水系普魯士藍衍生物?氫氣二次電池，包括正極，負極和電解液，正極是能實現各種陽離子可逆地插入和脫出反應的普魯士藍衍生物電極材料，負極是能實現析氫反應和氫氣氧化反應的催化電極材料，電解液中含有各種可溶性陽離子。本發明的普魯士藍衍生物?氫氣二次電池具有優異的循環壽命和快速的充放電能力，并且可在不同高低溫的環境下進行工作。

技術領域

本發明涉及電化學儲能技術領域，具體涉及一種水系普魯士藍衍生物-氫氣二次電池。

背景技術

隨著不可再生能源的大力消耗與溫室氣體的不斷排放，迫使人們發展一些清潔可再生能源，如：風能、太陽能。然而，這些能源常常受時間段與地域上的分布不均勻影響，難以直接并入到電網供能，因此開發大規模儲能技術對于實現清潔能源的有效利用具有重大意義。從安全、環保、廉價方面考慮，水系電池相比于有機系電池具有相當大的優勢。雖然早期開發的水系電池體系，如：鉛酸電池、液流電池，都有望被廣泛的應用。然而，要實現低成本、長壽命的水系電池，仍然面臨著眾多的挑戰。因此，迫切需要開發一種新型的二次水系電池體系，以實現大規模的能量存儲。

可充放電水系氫氣電池是一種新型二次電池體系，采用儲量豐富、最低摩爾質量的氫氣作為電池電極。并且，氫氣電極發生的析氫反應與氫氣氧化反應，均具有低的過電位以及良好的穩定性。因此，探索新的高性能的氫氣電池體系在大規模儲能應用中顯得尤為重要。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種水系普魯士藍衍生物-氫氣二次電池，以至少部分地解決上述提及的技術問題中的至少之一。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

本發明提供了一種水系普魯士藍衍生物-氫氣二次電池，包括：電解液，為含有陽離子的水溶液；正極，采用普魯士藍衍生物材料，用于使所述陽離子可逆地插入和脫出反應；負極，用于在其與電解液界面進行析氫反應和氫氣氧化反應；隔膜，設于所述正極與負極之間。

從上述技術方案可以看出，本發明的水系普魯士藍衍生物-氫氣二次電池至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

本發明提供的水系普魯士藍衍生物-氫氣二次電池，其正極采用陽離子插入和脫出可逆的普魯士藍衍生物材料；負極發生快速的析氫反應與氫氣氧化反應，這種正極結構和負極結構之間具有很好的兼容性，由此所組成的普魯士藍衍生物-氫氣電池表現出優異的電化學性能，具有大規模儲能的應用前景。

附圖說明

圖1示意性示出了根據本發明實施例水系普魯士藍衍生物-氫氣二次電池的反應機理示意圖；

圖2示意性示出了根據本發明實施例1水系普魯士藍衍生物-氫氣二次電池在A_xCu_a[Fe(CN)₆]_b正極與氫離子電解液在20℃的充放電測試結果曲線；

圖3示意性示出了根據本發明實施例1水系普魯士藍衍生物-氫氣二次電池在A_xCu_a[Fe(CN)₆]_b正極與氫離子電解液在20℃的循環性能測試結果曲線；

圖4示意性示出了根據本發明實施例1水系普魯士藍衍生物-氫氣二次電池在A_xCu_a[Fe(CN)₆]_b正極與氫離子電解液在0℃的充放電測試結果曲線；

圖5示意性示出了根據本發明實施例1水系普魯士藍衍生物-氫氣二次電池在A_xCu_a[Fe(CN)₆]_b正極與氫離子電解液在-78℃的充放電測試結果曲線；