锌离子液流电池防止锌沉积的方法以及锌离子液流电池与流程

背景技术：

本发明涉及锌离子电池领域，尤其是涉及一种锌离子液流电池防止锌沉积的方法以及锌离子液流电池。

液流电池是由thaller(nasalewisresearchcenter,cleveland,unitedstates)于1974年提出的一种电化学储能技术。液流储能电池系统由电堆单元、电解质溶液及电解质溶液储供单元、控制管理单元等部分组成。液流电池系统的核心是由电堆和(电堆是由数十节进行氧化-还原反应)和实现充、放电过程的单电池按特定要求串联而成的，结构与燃料电池电堆相似。

液流电池一种新的蓄电池，液流电池是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点，是目前的一种新能源产品。氧化还原液流电池是一种正在积极研制开发的新型大容量电化学储能装置，它不同于通常使用固体材料电极或气体电极的电池，其活性物质是流动的电解质溶液，它最显著特点是规模化蓄电，在广泛利用可再生能源的呼声高涨形势下，可以预见，液流电池将迎来一个快速发展的时期。

在中国专利文献cn102544563a公开了一种锌沉积型液流储能电池系统及其运行方式，包括装有正、负极电解液的储液罐、电池，正极电解液的储液罐通过管道与电池正极物料进口和出口分别相连，在电池正极物料进口管道上设有液泵；负极电解液的储液罐通过管道与电池负极物料进口和出口分别相连，在电池负极物料进口管道上设有液泵；所述负极电解液的储液罐为二个、或具有二个独立存储空间的一个储液罐，二个储液罐或储液罐的二个独立存储空间分别通过管道与电池负极物料进口和出口分别相连；即，处于电池负极物料进口和出口间的二个储液罐或储液罐的二个独立存储空间之间管路并联，于二个储液罐或储液罐的二个独立存储空间中分别装填有充电态电解液与放电态电解液。

上述专利文献公开的电池系统对锌负极侧进行了改进，提高了电池电压效率和能量密度；但是其对于防止锌沉积并没有提出有效的解决方案，因此有必须对此提出新的防止锌沉积的方案。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种锌离子液流电池防止锌沉积的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：锌离子液流电池防止锌沉积的方法，该锌离子液流电池包括有正极和负极，在所述负极的表面贴合有多孔海绵，所述多孔海绵贴合在所述负极靠近正极的那一面上。

锌离子液流电池充放电过程中是锌和氧化锌的互相转变的过程。充电过程中锌离子变成锌固体进行沉积到负极表面，放电过程中锌固体变成锌离子溶解到电解液表面。整个过程设计固体和液体之间的转变，那么这个转变过程中会出现锌的沉积不致密，不均匀的问题，那么在表面不够紧密的情况下，锌会在电解液中发生脱落沉淀的情况，然后沉积在电池底部，导致容量的损失和正负极之间的短路。

采用本发明上述技术方案，多孔海绵贴合在所述负极靠近正极的那一面上，负极在锌沉积过程中产生的锌被多孔海绵托住，掉落的话就不会掉落至底部。如果脱落成为不导电的锌粒子，被兜在多孔海绵内，下次充电的时候继续沉积的过程中会导通(这是由于沉积的金属掉落会脱落导致成为无效容量，再充电时，新的锌会长大，直接接触到上次脱落的锌表面，使原来无效的锌颗粒在放电时能够导通)，使其变活继续放电。

优选的，所述多孔海绵是通过压板进行四面压边的方式贴合在所述负极的表面；采用这种方式贴合，多孔海绵与负极贴合紧密

优选的，所述多孔海绵为聚丙烯、聚乳酸、聚氨酯或三元乙丙橡胶制成的泡沫材料。

优选的，该锌离子液流电池从左到右分别有以下组件：金属端板、塑料端板、密封垫一、负极导流板一、密封垫二、负极、密封垫三、多孔海绵、负极导流板二、密封垫四、密封垫五、隔膜、密封垫六、正极夹板、密封垫七、密封垫八、正极、密封垫九、正极夹板、密封垫十、正极导流槽、密封垫十一、塑料隔板和金属隔板；

通过布置在上述组件四周的孔，用螺杆施加压力进行紧固密封，电解液从一端进入，从穿过所有腔体后从另外一端流出。

本发明要解决的技术问题另一个技术问题是提供一种锌离子液流电池。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该锌离子液流电池，至少包括有正极和负极，在所述正极和负极之间，且位于所述负极的表面贴合有多孔海绵，所述多孔海绵贴合在所述负极靠近所述正极的那一面上。

如前所述，多孔海绵贴合在所述负极靠近正极的那一面上，负极在锌沉积过程中产生的锌被多孔海绵托住，掉落的话就不会掉落至底部。如果脱落成为不导电的锌粒子，被兜在多孔海绵内，下次充电的时候继续沉积的过程中会导通(这是由于沉积的金属掉落会脱落导致成为无效容量，再充电时，新的锌会长大，直接接触到上次脱落的锌表面，使原来无效的锌颗粒在放电时能够导通)，使其变活继续放电。

经研究测试表明，设置有多孔海绵的锌离子液流电池作为加滤网，循环次数提高一倍，至3000-5000循环，且多孔海绵作为加滤网对电池能量效率影响不大，可以改善电池循环性能；电池循环后拆解可以明显看出充电电极对负极测电池底部无明显锌沉积，多孔海绵作为加滤网可抑制锌沉积到底部；多孔海绵作为加滤网可明显改善锌底部大量沉积现象，降低锌与正极接触几率。

优选的，所述多孔海绵和正极之间设置有隔膜。

优选的，所述多孔海绵是通过压板进行四面压边的方式贴合在所述负极的表面。

优选的，所述多孔海绵的孔径为30ppi，厚度为5mm。

优选的，该锌离子液流电池从左至右依次分别是：正极一、隔膜一、多孔海绵一，负极，多孔海绵二，隔膜二和正极二。

优选的，该锌离子液流电池从左至右依次分别是：金属端板、塑料端板、密封垫一、负极导流板一、密封垫二、负极、密封垫三、多孔海绵、负极导流板二、密封垫四、密封垫五、隔膜、密封垫六、正极夹板、密封垫七、密封垫八、正极、密封垫九、正极夹板、密封垫十、正极导流槽、密封垫十一、塑料隔板和金属隔板。

本发明的技术方案可主要用在锌离子电池领域(蓄电池和液流电池)，包括锌空气电池、锌碘电池、锌镍电池、锌铁电池等采用锌为负极材料的电池中。

附图说明

下面结合附图和本发明的实施方式进一步详细说明：

图1是采用本发明锌离子液流电池防止锌沉积的方法得到的第一种电池结构简易示意图；

图2是采用本发明锌离子液流电池防止锌沉积的方法得到的第二种电池结构简易示意图；

图3是本发明的锌离子液流电池的结构示意图；

图4是实施例3得到的锌离子液流电池与现有不加滤网电池使用后的效果图；

其中：1-正极；2-负极；3-多孔海绵；4-隔膜；5-正极一；6-隔膜一；7-多孔海绵一；8-多孔海绵二；9-隔膜二；10-正极二；11-金属端板；12-塑料端板；13-密封垫一；14-负极导流板一；15-密封垫二；16-密封垫三；17-负极导流板二；18-密封垫四；19-密封垫五；20-密封垫六；21-正极夹板；22-密封垫七；23-密封垫八；24密封垫九；25正极夹板；26-密封垫十；27正极导流槽；28-密封垫十一；29-塑料隔板；30-金属隔板。

具体实施方式

实施例1：本发明的锌离子液流电池防止锌沉积的方法，该锌离子液流电池包括有正极1和负极2，在所述负极2的表面贴合有多孔海绵3，所述多孔海绵3贴合在所述负极2靠近正极1的那一面上，所述多孔海绵3是通过压板进行四面压边的方式贴合在所述负极2的表面。

所述多孔海绵3为聚丙烯、聚乳酸、聚氨酯或三元乙丙橡胶制成的泡沫材料。

得到的锌离子液流电池如图1所示，多孔海绵3的孔径为30ppi，厚度为5mm。

实施例2：与实施例1不同的是，得到锌离子液流电池从左至右依次分别是：正极一5、隔膜一6、多孔海绵一7，负极2，多孔海绵二8，隔膜二9和正极二10，如图2所示。

实施例3：本发明的锌离子液流电池防止锌沉积的方法，该锌离子液流电池包括有正极1和负极2，在所述负极2的表面贴合有多孔海绵3，所述多孔海绵3贴合在所述负极2靠近正极1的那一面上，所述多孔海绵3是通过压板进行四面压边的方式贴合在所述负极2的表面；所述多孔海绵3和正极1之间设置有隔膜4。

所述多孔海绵3为聚丙烯、聚乳酸、聚氨酯或三元乙丙橡胶制成的泡沫材料。

得到的锌离子液流电池如图3所示，多孔海绵3的孔径为30ppi，厚度为5mm；本实施例得到的锌离子液流电池从左到右分别有以下组件：金属端板11、塑料端板12、密封垫一13、负极导流板一14、密封垫二15、负极2、密封垫三16、多孔海绵3、负极导流板二17、密封垫四18、密封垫五19、隔膜4、密封垫六20、正极夹板21、密封垫七22、密封垫八23、正极1、密封垫九24、正极夹板25、密封垫十26、正极导流槽27、密封垫十一28、塑料隔板29和金属隔板30。

通过布置在上述组件四周的孔，用螺杆施加压力进行紧固密封，电解液从一端进入，从穿过所有腔体后从另外一端流出。

如图4所示，是本实施例电池使用后的效果图，从图中可以明显看出，未加装多孔海绵作为加滤网的电池有大量的锌沉积；而加装有多孔海绵作为加滤网的则不会。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，如在尺寸上予以变大或变小，或者材质上的改变，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。