[發明專利]一種鐵鉻液流電池的電解液的制備方法及所得電解液

有效

• 申請號: 202210281301.0
• 申請日: 2022-03-22
• 公開（公告）號: CN114551956B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 徐泉;曾建華;牛迎春;王屾;楊子驥
• 申請（專利權）人: 中海儲能科技（北京）有限公司;中國石油大學（北京）
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;C01B32/15;C01B32/914;C01B32/921;B82Y20/00;B82Y40/00;C09K11/65
• 代理公司: 北京可專樂知識產權代理事務所(普通合伙) 11787
• 代理人: 王文紅

本發明公開了一種鐵鉻液流電池的電解液的制備方法及及所得電解液，所述的電解液為在氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鉻和鹽酸基礎電解液中添加一種或多種添加劑制備而成。本發明特別引入了一種電解液的添加劑，其包括：氯化銨、丙二胺四乙酸、氯化銦、碳量子點、Mxene量子點中的一種或幾種；添加劑在電解液中的濃度為0.1~30 mol/L。相較于現有技術，本發明中引入的添加劑可以實現在配制電解液的過程中直接添加，而不引入后續額外的添加流程，因此其制備工藝簡單，且不會造成電解液本身的性質發生改變，無毒無害，價格低廉，安全環保。可以有效的提升正負極氧化還原反應的活性，提高電池性能，抑制陰極析氫的副反應發生。

技術領域

本發明屬于儲能技術領域，特別涉及一種鐵鉻氧化還原液流電池的電解液及其制備方法。

背景技術

液流電池被認為是大規模儲能技術的首選技術之一，具有安全性高、循環壽命長、電解液可循環利用，環境友好等優點，能夠長時間儲能，實現電網的調峰平谷，進而提高電網對可再生能源發電的消納能力。鐵鉻液流電池鐵鉻液流電池正負極電對分別為 Fe²⁺/Fe³⁺和 Cr²⁺/Cr³⁺，以原料豐富且價格低廉的鐵離子和鉻離子為活性物質，具有較大的低成本優勢；運行溫度范圍為-20~70oC，環境適應性良好；鐵離子和鉻離子毒性低，對環境危害小；電解液能循環利用且避免了電池充放電過程中活性離子的交叉污染。因此，鐵鉻液流電池被認為是最有應用前景的液流電池儲能技術。

正負極不同的電解液，由于膜兩側的滲透壓不同，容易出現離子交叉互串，從而降低電池性能。正負極使用相同的混合電解液，可以緩解活性物質的交叉互串。為了克服鐵鉻液流電池電解液老化現象嚴重，儲存性能差的問題，可將可溶性物質作為添加劑溶解在電解液中，添加劑不參與充放電過程的氧化還原反應，但可以明顯改善電解液的電化學性能。為了抑制Cr³⁺離子在水溶液中的去活化現象，可以添加氯化銨等，NH⁴⁺離子通過絡合作用，使 Cr²⁺/Cr³⁺電對具有良好的氧化還原可逆性和穩定性。為了抑制Cr³⁺和 Fe²⁺離子在中性條件下發生水解，可以添加丙二胺四乙酸等有機添加劑，使其與電解液中的 Cr³⁺和 Fe²⁺離子絡合，有效抑制水解的發生。將銦和銦的氧化物加入電解液，可以有效提高氫過電位，提高液流電池的循環性能。

發明內容

本發明提出一種鐵鉻液流電池的電解液的制備方法，旨在改善鐵鉻液流電池電解液的電化學性能。

本發明的技術方案：

一種鐵鉻液流電池的電解液及其制備方法，電解液為在氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鉻和鹽酸基礎電解液中添加一種或多種添加劑制備而成。

鐵鉻液流電池基礎電解液，其中，基礎電解液的組成如下：鐵離子（0.2~4mol/L）、鉻離子（0.2~4mol/L）、氫離子（0.2~8mol/L）、氯離子（0.2~25mol/L）、水（余量）。

鐵鉻液流電池電解液的制備方法，其中，電解液制備過程如下，

（1）將添加劑和氯化鉻加入鹽酸溶液中，所述鹽酸的濃度為0.1~0.5mol/L，在50~90oC下充分攪拌形成均勻溶液；

（2）將氯化鐵和氯化亞鐵加入鹽酸溶液中，所述鹽酸的濃度為0.1~0.5mol/L，在50~90oC下充分攪拌形成均勻溶液；

（3）將步驟（1）所得溶液與步驟（2）電解所得負極溶液混合制得電解液。

鐵鉻液流電池電解液的制備方法，其中，電解液中的鐵離子為Fe²⁺和Fe³⁺。