、防冻剂、温度稳定剂
[0060] 通过两个室内所述以本体形式、溶解或分散形式存在的高分子氧化还原活性组 分，和利用所述选择性来分离其流动循环，从而构造氧化还原液流电池，它不包含成本密集 和有毒或有害的、在损坏情况下可能流出和对环境造成负担的电解质。
[0061] 两个单独的流动循环的分隔膜也可以以相对低耗费地制造和使用。该膜优选由有 机材料构成并根据目的构造成聚合物膜。
[0062] 至今为止，对根据本发明的氧化还原液流电池的研究，特别是多次重复充电/放 电试验，表明在其应用中与开篇描述的体系相比具有明显延长的使用寿命和极低的生产成 本。
[0063] 根据本发明的氧化还原液流电池可以用于各种领域。最宽泛意义上可以是用于移 动和静态应用的电能存储器。本发明还涉及所述氧化还原液流电池用于此目的的用途。
[0064] 应用实例是用在电动汽车领域,如作为陆地运输工具、空中运输工具和水路运输 工具的存储器；用作静态存储器，用于紧急备用动力供给、峰值负载平衡；以及用于中间存 储来自可再生能源的电能，特别是在光伏和风力发电行业。
[0065] 根据本发明的氧化还原液流电池优选用作电能的静态存储器。
[0066] 根据本发明的氧化还原液流电池可以以公知方式串联或并联地互相接通。
[0067] 以下借助附图以图示的氧化还原液流电池作为实施例进一步详细说明本发明。
[0068] 所述氧化还原液流电池由两个结构相同和制成特氟龙空心体的半电池（1)和（2) 构成，其中半电池（1)起到阴极电解液-室的作用，半电池（2)起到阳极电解液-室的作用。[0069] 两个半电池（1，2)(为了清楚起见放大显示）经由排除极限为1000g/m〇l的尺寸 排阻膜⑶连接。
[0070] 每个半电池（1，2)都具有流入套管⑷和流出套管（5)，半电池（1，2)经由所述 套管借助软管分别与贮存容器（液体存储器）连接，贮存容器包含用于对应半电池（1)或 (2)的阴极电解液或阳极电解液（为了清除起见没有在图中示出）。
[0071] 在充电/放电过程中，阴极电解液或阳极电解液（分别作为单独的液体循环通过 氧化还原液流电池的半电池（1)或（2))通过泵（同样为了清楚起见没有示出）从相应存 储容器泵出通过对应的半电池（1)或（2)(箭头表示流入套管和流出套管（4, 5))。
[0072] 每个半电池（1，2)分别具有由石墨/石墨纤维网构成的内电极，在其上分别在半 电池（1，2)中发生本身已知的电极反应。所述内电极分别被引出作为极性依赖型电流导体 (6)，用于半电池（1，2)的电连接。
[0073] 作为阳极电解液使用聚（2, 2, 6, 6-四甲基哌啶基氧-甲基丙烯酸酯-共-聚（乙 二醇）甲基醚-甲基丙烯酸酯）在碳酸丙烯酯中的溶液（10mg/mL)。作为阴极电解液使用 聚（4, 4' -联吡啶-共-聚（乙二醇））在碳酸丙烯酯中的溶液（10mg/mL)。两种溶液中均 掺入四丁基六氟磷酸铵（〇.lmol/L)作为导电盐。这样得到的电池可以在500yA的恒定 电流下充电和放电，其中放电电压为约1.IV。
[0074] 附图标记：
[0075] 1，2_半电池
[0076] 3-尺寸排阻膜
[0077] 4-流入套管
[0078] 5-流出套管
[0079] 6-电流导体
【主权项】
1. 用于存储电能的氧化还原液流电池，它包含反应池，该反应池具有两个用于阳极电 解液和阴极电解液的极性专用室（1，2)，所述室（1，2)分别与液体存储器连接并通过用于 离子交换的膜来分隔，其中所述室（1，2)分别填充了氧化还原活性组分，所述氧化还原活 性组分以本体形式、溶解或分散在电解质溶剂中的形式存在，并且其中溶解了导电盐和可 能的其他添加剂，其特征在于，使用高分子化合物作为所述氧化还原活性组分，和使用尺寸 排阻膜（3)作为所述膜，所述尺寸排阻膜（3)用于分离以本体形式、溶解或分散形式存在的 高分子氧化还原活性组分。
2. 根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，所述室（1，2)分别填充了氧化还 原活性组分，该组分以本体形式或者溶解在水中或溶解在有机溶剂中的形式存在。
3. 根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，使用半透膜作为尺寸排阻膜。
4. 根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，使用透析膜作为尺寸排阻膜。
5. 根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，所述尺寸排阻膜的选择性是至 少500g/mol，且高分子氧化还原活性组分的对应摩尔质量大于500g/mol，优选大于等于 550g/mol〇
6. 根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，所述尺寸排阻膜由塑料、陶瓷、 玻璃、金属、复合材料或纺织面料或它们的组合构成，优选由有机聚合物，特别是由纤维素 或改性的纤维素构成，由聚醚砜、聚砜、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯、聚氯 乙烯、聚丙烯腈、葡聚糖、木质素、聚环氧丙烷、聚乙烯亚胺、聚丙烯酸、聚苯乙烯、聚乙烯醇、 聚苯醚、聚酰亚胺、聚四氟乙烯或它们的衍生物构成。
7. 根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，所述尺寸排阻膜由有机材料构 成，并且特别是构造成聚合物膜。
8. 根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，所述尺寸排阻膜的厚度在1 U m 和5mm之间的范围内，特别优选在10 iim和200 iim之间的范围内。
9. 根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，使用氧化还原活性的有机材料 或金属有机材料、低聚物或聚合物作为高分子组分。
10. 根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，使用聚合物作为氧化还原 活性组分，所述聚合物包含形成氮氧自由基、四联氮基（Verdazyl)自由基或氮碳氮氧 (Nitronylnitroxid)自由基的基团、紫罗碱或醌。
11. 根据权利要求10的氧化还原液流电池，其特征在于，使用聚合物作为氧化还原活 性组分，所述聚合物具有选自聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚亚烷基二醇或聚 乙烯基醚的聚合物主链，且共价结合在其上的氧化还原活性组分选自形成氮氧自由基、四 联氮基（Verdazyl)自由基或氮碳氮氧（Nitronylnitroxid)自由基的基团、紫罗碱或醌。
12. 根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，使用聚合物作为氧化还原活性 组分，所述聚合物作为线型聚合物或作为分支聚合物存在，特别是作为梳形聚合物或星形 聚合物、树形聚合物、梯形聚合物、环形聚合物、聚索烃或聚轮烃存在。
13. 根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，所使用的电解质的粘度在 ImPas至106mPas的范围内，特别优选10 2mPas至104mPas (在25°C下利用旋转粘度计、板/ 板测定）。
14. 根据权利要求1的氧化还原液流电池用于存储移动和静态应用的电能的用途。
15.根据权利要求14的用途，其特征在于，所述氧化还原液流电池用在电动汽车领域， 特别是作为陆地运输工具、空中运输工具和水路运输工具的存储器，或者所述氧化还原液 流电池用作静态存储器，用于紧急备用动力供给、峰值负载平衡，以及用于中间存储来自可 再生能源的电能，特别是在光伏和风力发电行业。
【专利摘要】本发明的任务是，通过使用新材料和膜以尽可能低耗费地制造成本有利和耐用的氧化还原液流电池，即使在可能的电池损坏情况下其氧化还原活性化合物也极少造成环境负担。根据本发明，使用例如氧化还原活性的聚合物或寡聚物的高分子化合物作为所述氧化还原活性组分，使用用于分离高分子氧化还原活性组分的尺寸排阻膜(3)作为所述膜。
【IPC分类】H01M8-18, B01D69-00
【公开号】CN104582820
【申请号】CN201380043025
【发明人】U·S·斯楚伯尔特, M·哈格尔, T·简诺斯切卡
【申请人】耶拿电池有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年7月25日
【公告号】CA2880997A1, DE102012016317A1, EP2785442A1, US20150207165, WO2014026728A1