一种碱性锌溴液流电池

本发明属于液流电池，具体涉及一种碱性锌溴液流电池。

背景技术：

1、随着化石能源的日益枯竭，风能、太阳能等可再生能源的开发利用成为各国关注的焦点。由于风能、太阳能受天气等因素影响具有不连续、不稳定性，在可再生能源发电并网过程中会对电网造成冲击，影响供电质量及电网稳定。储能技术则可解决这一问题，保证可再生能源发电并网的高效稳定运行。储能技术主要分为物理储能和化学储能两大类。其中以液流电池为代表的化学储能由于具有功率和容量相互独立、响应迅速、结构简单、易于设计、循环寿命长、环境友好等诸多优点在规模化储能上最具优势。目前主要的液流电池体系主要有全钒液流电池、锌溴液流电池、铁铬液流电池等。其中全钒液流电池由于在正负极电解液活性物质中使用同一种元素不同价态离子，大大降低了正负极电解液之间的交叉污染，但该电池体系电解液及隔膜成本较高；铁铬液流电池主要优点就是价格便宜，最突出的问题就是离子间交叉污染严重；锌溴液流电池主要优点是具有较高的开路电压、价格便宜，具有广阔的应用前景，但存在着溴与锌直接反应发生自放电、锌沉积形貌致密导致电池面容量受限等问题。如何抑制锌溴液流电池自放电的发生及提高电池面容量成为当前亟待研究的重要课题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的是提供了一种碱性锌溴液流电池的电解液及其组装获得的碱性锌溴液流电池。

2、本发明目的是通过以下方式实现：

3、本发明提供一种液流电池的电解液，包括znbr2、碱、络合剂，所述络合剂为四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、四丙基溴化铵、四丁基溴化铵中的一种或两种以上的组合。

4、进一步地，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种。

5、进一步地，所述络合剂为四乙基溴化铵。

6、进一步地，所述的电解液为水系电解液。

7、进一步地，所述的电解液中znbr2的浓度为0.5-2m、oh-浓度为2-6m、络合剂浓度为0.4-0.8m，znbr2与络合剂浓度比为4:1-1:1。

8、进一步地，所述的电解液中znbr2的浓度为0.5-0.8m、oh-浓度为2-4m、络合剂浓度为0.4-0.6m。

9、本发明另一方面提供一种碱性锌溴液流电池，主要包括正极、隔膜、负极和电解液，正负极电解液均为上述电解液，电池正极发生溴的氧化还原反应，负极发生金属锌的沉积溶解反应，电解液中络合剂能够将溴络合为固态的络合物，抑制溴在碱性锌溴液流电池中的歧化反应。

10、进一步地，所述的隔膜选自离子传导膜、nafion膜中的一种，优选磺化聚醚醚酮离子传导膜。

11、进一步地，所述正极和负极的电极材料选自石墨毡或碳毡，优选碳毡。

12、本发明相对于现有技术具有的有益效果如下：

13、1.本发明的碱性体系锌溴液流电池和现有的锌溴液流电池相比，碱性环境下，锌的沉积形貌为疏松多孔状，传质能力更强，更有利于电解液在靠近隔膜一侧表面反应，电池可以获得更高面容量。

14、2.本发明的碱性体系锌溴液流电池正负极活性物质均为溴化锌，电解液配制方便，无需正负极分别配制，操作简单。

15、3.本发明通过将充电过程中生成的溴络合为固态，相比于常规的mep液态络合剂，能够解决碱性电解液体系下溴存在的歧化问题，提升电池性能。

16、4.本发明通过将充电过程中生成的溴络合为固态，沉积在电极表面，相比于常规的锌溴液流电池体系，正极液液相转变为液固相转化，明显降低电池自放电，本发明的碱性锌溴液流电池具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种液流电池的电解液，其特征在于，包括znbr2、碱和络合剂，所述络合剂为四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、四丙基溴化铵、四丁基溴化铵中的一种或两种以上的组合。

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述络合剂为四乙基溴化铵。

4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的电解液为水系电解液。

5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的电解液中znbr2的浓度为0.5-2m、oh-浓度为2-6m、络合剂浓度为0.4-0.8m，znbr2与络合剂浓度比为4:1-1:1。

6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述的电解液中znbr2的浓度为0.5-0.8m、oh-浓度为2-4m、络合剂浓度为0.4-0.6m。

7.一种碱性锌溴液流电池，其特征在于，主要包括正极、隔膜、负极和电解液，正负极电解液均为权利要求1-6任一项所述的电解液，电解液中络合剂能够将溴络合为固态的络合物，抑制溴在碱性锌溴液流电池中的歧化反应。

8.根据权利要求7所述的碱性锌溴液流电池，其特征在于，所述的隔膜选自离子传导膜、nafion膜中的一种，优选磺化聚醚醚酮离子传导膜。

9.根据权利要求7所述的碱性锌溴液流电池，其特征在于，所述正极和负极的电极材料选自石墨毡或碳毡。

10.根据权利要求9所述的碱性锌溴液流电池，其特征在于，所述正极和负极的电极材料为碳毡。

技术总结
本发明公开了一种碱性锌溴液流电池，属于液流电池技术领域。本发明的碱性锌溴液流电池主要包括正极、隔膜、负极和电解液，正负极电解液包括ZnBr<subgt;2</subgt;、碱和络合剂，所述络合剂为四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、四丙基溴化铵、四丁基溴化铵中的一种或两种以上，电池正极发生溴的氧化还原反应，负极发生金属锌的沉积溶解反应，电解液中络合剂能够将溴络合为固态络合物，抑制溴在碱性锌溴液流电池中的歧化反应。本发明的电解液配制方便，且无需正负极分别配制，通过将充电过程中生成的溴络合为固态，降低溴的歧化，提升电池性能以及降低电池自放电，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：李先锋,许鹏程,袁治章
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13