一種含氯全釩液流電池負(fù)極電解液的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種含氯全釩液流電池負(fù)極電解液，于全釩液流電池負(fù)極電解液中添加有含氯添加劑，使全釩液流電池負(fù)極電解液中氯離子的濃度為0.5mol/L～6mol/L；本發(fā)明使用了含氯化合物作為添加劑，在電池充電時(shí)，降低了負(fù)極平衡電位變化速度，使正負(fù)極平衡電位升高速度同步變化，提高了電池的容量和電解液的利用率；另一方面降低電池極化，提高電池的電壓效率。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、操作容易、成本低、使用壽命長(zhǎng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種含氯全釩液流電池負(fù)極電解液

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于儲(chǔ)能液流電池【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種含氯全釩液流電池負(fù)極電解液。
技術(shù)背景
[0002]全球非可再生能源的不斷開(kāi)采，必將引發(fā)了巨大的能源枯竭和環(huán)境污染等問(wèn)題，為了環(huán)節(jié)和解決能源危機(jī)這一重大問(wèn)題，可再生能源的開(kāi)發(fā)和使用已經(jīng)迫在眉睫。雖然風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源的已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模開(kāi)發(fā)階段，但是由于風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源的不穩(wěn)定性，對(duì)電網(wǎng)造成了巨大的沖擊，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，研究和開(kāi)發(fā)高效率、低成本、高穩(wěn)定性的大容量的儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)將不穩(wěn)定的風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源儲(chǔ)存，然后穩(wěn)定的供給電網(wǎng)，穩(wěn)定電網(wǎng)輸出。在眾多的儲(chǔ)能系統(tǒng)中，氧化還原液流電池系統(tǒng)具有電池與容量獨(dú)立設(shè)計(jì)性、無(wú)固相反應(yīng)、價(jià)格便宜、高穩(wěn)定性、高可靠性、維護(hù)簡(jiǎn)單、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，所以近些年，氧化還原液流電池得到了迅猛的發(fā)展。
[0003]在氧化還原液流電池中，全f凡氧化還原液流電池(Vanadium Redox FlowBattery)得到了更多的關(guān)注，由于其以不同價(jià)態(tài)的釩離子形式存在于硫酸溶液中，通過(guò)外接泵將釩離子硫酸溶液壓入電池中，并且在每個(gè)半電池內(nèi)形成循環(huán)的閉合回路。正、負(fù)半電池之間通過(guò)離子交換膜隔開(kāi)，釩離子硫酸溶液平行流過(guò)電極，通過(guò)雙電極板收集和傳導(dǎo)電流，進(jìn)而使儲(chǔ)存在釩離子硫酸溶液中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。但是研究者發(fā)現(xiàn)，在全釩液流電池充電運(yùn)行過(guò)程中，由于正負(fù)極平衡電位升高速度的不同，具體表現(xiàn)為負(fù)極平衡電位升高速度大于正極平衡電位升高速度，致使正極電解液反應(yīng)相對(duì)不完全，導(dǎo)致正極電解液利用率較低。并且在多循環(huán)運(yùn)行時(shí)，由于負(fù)極平衡電位升高速度大于正極平衡電位升高速度影響產(chǎn)生的疊加效應(yīng)，進(jìn)而使得電解液容量衰減較快。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決這個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明人通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究，終于得出一種方法可以直接有效的解決因電池充電時(shí)，負(fù)極平衡電位升高速度大于正極平衡電位升高速度所引起的電池電解液利用率較低和電池多循環(huán)運(yùn)行時(shí)容量衰減較快的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明提供一種含氯全釩液流電池負(fù)極電解液，其包含含氯添加劑，所述含氯添加劑為正氯酸、偏氯酸、亞氯酸、次氯酸和高氯酸及其氯鹽、含氯有機(jī)物中的一種或多種；所述含氯添加劑在負(fù)極電解液中鑰;濃度為0.5mol/L?4mol/L,硫酸根濃度為lmol/L?5mol/L,氯離子的濃度為0.lmol/L?6mol/L。
[0006]本發(fā)明提供一種含氯全釩液流電池負(fù)極電解液，所述含氯添加劑在負(fù)極電解液中氯離子的濃度為0.5mol/L?6mol/L。優(yōu)選含氯添加劑在負(fù)極電解液中氯離子的濃度為
0.5mol/L?5mol/L之間；更優(yōu)選含氯添加劑在負(fù)極電解液中氯離子的濃度為lmol/L?4mol/L之間；再優(yōu)選含氯添加劑在負(fù)極電解液中氯離子的濃度為1.5mol/L?3.5mol/L之間；最優(yōu)選含氯添加劑在負(fù)極電解液中氯離子的濃度為2mol/L?3mol/L之間。
[0007]本發(fā)明的有益效果為:
[0008]本發(fā)明使用含氯負(fù)極電解液，在電池充電過(guò)程中，降低了負(fù)極平衡電位升高速度，達(dá)到了正負(fù)極平衡電位同步升高的目的，提高了電解液的利用率，并且在電池多循環(huán)運(yùn)行時(shí)降低電池的容量衰減，一定程度降低電池維護(hù)成本；另一方面降低電池極化，提高電池的電壓效率。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、操作容易、成本低、使用壽命長(zhǎng)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是實(shí)施例1、2、3、4、5與對(duì)比例的電解液利用率對(duì)比圖；
[0010]圖2是實(shí)施例1、2、3、4、5與對(duì)比例的電池電壓效率對(duì)比圖；
[0011]圖3是實(shí)施例5與對(duì)比例的電池充放電曲線(xiàn)對(duì)比圖；
[0012]圖4是實(shí)施例5與對(duì)比例的電池100個(gè)循環(huán)容量衰減對(duì)比圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明提供一種含氯全釩液流電池負(fù)極電解液，下面的實(shí)施例和附圖只是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
[0014]下面實(shí)施例中所選用的液流電池體系為全鑰;氧化還原液流電池(Vanadium RedoxFlow Battery,簡(jiǎn)稱(chēng)VRFB),具體說(shuō)明如下:
[0015]1.該電池由I節(jié)單電池組成；
[0016]2.該電池電極面積為50cm2 ;
[0017]3.釩電解質(zhì)溶液中釩離子濃度為1.5mol/L，硫酸根濃度為3mol/L ；
[0018]4.電池恒流充放電的電流密度為80mA/cm2 ;
[0019]5.單節(jié)電池充放電截止電池分別為1.55V和1.0V ;
[0020]6.正、負(fù)極電解液儲(chǔ)液罐內(nèi)各裝入60mL釩電解質(zhì)溶液。
[0021]實(shí)施例1
[0022]添加劑選擇Nacl，負(fù)極電解液中含有0.5mol/L氯離子，對(duì)電池進(jìn)行充放電循環(huán)，循環(huán)進(jìn)行100個(gè)，停止實(shí)驗(yàn)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0023]實(shí)施例2
[0024]添加劑選擇Nacl，負(fù)極電解液中含有l(wèi)mol/L氯離子，對(duì)電池進(jìn)行充放電循環(huán)，循環(huán)進(jìn)行100個(gè)，停止實(shí)驗(yàn)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0025]實(shí)施例3
[0026]添加劑選擇Nacl，負(fù)極電解液中含有2mol/L氯離子，對(duì)電池進(jìn)行充放電循環(huán)，循環(huán)進(jìn)行100個(gè)，停止實(shí)驗(yàn)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0027]實(shí)施例4
[0028]添加劑選擇Nacl，負(fù)極電解液中含有2.5mol/L氯離子，對(duì)電池進(jìn)行充放電循環(huán)，循環(huán)進(jìn)行100個(gè)，停止實(shí)驗(yàn)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0029]實(shí)施例5
[0030]添加劑選擇Nacl，負(fù)極電解液中含有3mol/L氯離子，對(duì)電池進(jìn)行充放電循環(huán)，循環(huán)進(jìn)行100個(gè)，停止實(shí)驗(yàn)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0031]對(duì)比例
[0032]負(fù)極電解液中不含有氯離子，對(duì)電池進(jìn)行充放電循環(huán)，循環(huán)進(jìn)行100個(gè)，停止實(shí)驗(yàn)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種含氯全釩液流電池負(fù)極電解液，其特征在于:于全釩液流電池負(fù)極電解液中添加有含氯添加劑，使全鑰;液流電池負(fù)極電解液中氯離子的濃度為0.5mol/L?6mol/L。
2.如權(quán)利要求1所述的負(fù)極電解液，其特征在于: 所述含氯添加劑為正氯酸、偏氯酸、亞氯酸、次氯酸、高氯酸、正氯酸鹽、偏氯酸鹽、亞氯酸鹽、次氯酸鹽、高氯酸鹽中的一種或二種以上。
3.如權(quán)利要求1所述的負(fù)極電解液，其特征在于: 所述負(fù)極電解液中鑰;濃度為0.5mol/L?4mol/L,硫酸根濃度為lmol/L?5mol/L。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的負(fù)極電解液，其特征在于: 優(yōu)選含氯添加劑在負(fù)極電解液中氯離子的濃度為0.5mol/L?5mol/L之間。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的負(fù)極電解液，其特征在于: 更優(yōu)選含氯添加劑在負(fù)極電解液中氯離子的濃度為lmol/L?4mol/L之間。
6.如權(quán)利要求1、2或3所述的負(fù)極電解液，其特征在于: 再優(yōu)選含氯添加劑在負(fù)極電解液中氯離子的濃度為1.5mol/L?3.5mol/L之間。
7.如權(quán)利要求1、2或3所述的負(fù)極電解液，其特征在于: 最優(yōu)選含氯添加劑在負(fù)極電解液中氯離子的濃度為2mol/L?3mol/L之間。
【文檔編號(hào)】H01M4/86GK104518233SQ201310452134
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】史丁秦, 張華民, 李先鋒, 賴(lài)勤志, 孫佳偉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所