一种碱性全铁液流电池电解液、制备方法及液流电池与流程

本申请涉及电化学储能，特别涉及一种碱性全铁液流电池电解液、制备方法及液流电池。

背景技术：

1、碱性体系液流电池具有活性物质储量丰富、成本低、电化学活性高、可逆性好等特点受到广泛关注，因此，碱性体系液流电池储能技术在大规模储能领域具有很好的应用前景，近年来也获得快速发展。

2、目前碱性全铁液流电池通常使用亚铁氰化钾或者亚铁氰化钠作为正极电解液活性物质，naoh或者koh作为碱性成分。但是，在液流电池循环的过程中，因为电堆材料老化脱落、极端环境温度、材料表面性质在长期运行中的劣化等因素的影响，都会造成隔膜和/或电极材料表面堆积杂质，让离子难以通过隔膜，难以接触电极，使得隔膜和电极的极化增大，造成电池的质子传输效率下降，能效降低，长期稳定性变差。

技术实现思路

1、本申请提供一种碱性全铁液流电池电解液、制备方法及液流电池，以解决相关技术中因电堆材料老化脱落、极端环境温度、材料表面性质在长期运行中的劣化等因素的影响，造成隔膜和/或电极材料表面堆积杂质，让离子难以通过隔膜，难以接触电极，使得隔膜和电极的极化增大，造成电池的质子传输效率下降，能效降低，长期稳定性变差的问题。

2、申请人发现，采用可以改变隔膜张力的表面活性剂或渗透剂，使杂质形成均匀的颗粒分散开，不易团聚或附着在隔膜和电极材料表面，从而改善隔膜的质子传递速率，有助于电池的长期稳定性。

3、基于以上发现，本申请提供如下技术方案：

4、第一方面，本申请提供了一种碱性全铁液流电池电解液，其包括以下摩尔浓度的组分：亚铁氰化物0.5m～1.4m、碱性溶液0.1m～2m、表面活性剂或渗透剂0.001m～0.5m。

5、一些实施例中，所述亚铁氰化物为亚铁氰化钾或亚铁氰化钠中的一种或多种。通过采用上述技术方案，在中性或偏碱性条件下，亚铁氰化钾/亚铁氰化钠半电池的电化学性能较好。

6、一些实施例中，所述碱性溶液为koh或naoh中的一种或多种。通过采用上述技术方案，支持电极质以维持ph值的碱为主，可以提高化学电池中溶液导电率的电解质，本身不参与电化学反应。

7、一些实施例中，所述表面活性剂或渗透剂为烷基磺酸钠类、烷基苯磺酸钠类、脂肪醇聚氧乙烯醚类中的一种或多种。通过采用上述技术方案，可以显著降低固-液间界面的表面张力和颗粒之间的作用力，为颗粒的良好分散营造出所需要的物理化学条件。

8、一些实施例中，所述烷基磺酸钠类为甲基磺酸钠、丙磺酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或多种。通过采用上述技术方案，非极性基团可以对超细碳酸钙颗粒改性分散起显著的作用，易与各种助剂复配，成本较低，合成工艺成熟。

9、一些实施例中，所述烷基苯磺酸钠类为木质素磺酸钠、苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。通过采用上述技术方案，非极性基团可以对超细碳酸钙颗粒改性分散起显著的作用，易与各种助剂复配，成本较低，合成工艺成熟。

10、一些实施例中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚类为碳链中碳原子为7～18的脂肪醇聚氧乙烯醚。通过采用上述技术方案，有机分子在颗粒表面的致密吸附可以使颗粒表面亲水化，增强表面对极性液体的润湿性，从而利于颗粒分散，对颗粒的团聚、分散状态有非常显著的作用，化学稳定性良好。

11、第二方面，本申请提供一种碱性全铁液流电池电解液的制备方法，其包括以下步骤：

12、将亚铁氰化物加入碱性溶液，配置成亚铁氰化物碱性溶液；

13、在所述亚铁氰化物碱性溶液中加入表面活性剂或渗透剂，配置成正极电解液。

14、一些实施例中，在配置所述亚铁氰化物碱性溶液的步骤中，温度为25℃～50℃；在配置所述正极电解液的步骤中，温度为30～70℃。

15、第三方面，本申请提供了一种液流电池，所述液流电池的正极电解液为任一项上述的碱性全铁液流电池电解液。

16、本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

17、本申请通过在碱性全铁液流电池的正极电解液中加入表面活性剂或渗透剂，可以降低固-液间界面的表面张力或者颗粒之间的作用力，使杂质形成均匀的颗粒分散开，不易团聚或附着在隔膜和电极材料表面，使离子更容易通过隔膜和接触电极，从而改善隔膜的质子传递速率，有助于电池的长期稳定性，并且可以修复正在运行中的电池。

技术特征：

1.一种碱性全铁液流电池电解液，其特征在于，其包括以下摩尔浓度的组分：亚铁氰化物0.5m～1.4m、碱性溶液0.1m～2m、表面活性剂或渗透剂0.001m～0.5m。

2.如权利要求1所述的碱性全铁液流电池电解液，其特征在于：

3.如权利要求1所述的碱性全铁液流电池电解液，其特征在于：

4.如权利要求1所述的碱性全铁液流电池电解液，其特征在于：

5.如权利要求4所述的碱性全铁液流电池电解液，其特征在于：

6.如权利要求4所述的碱性全铁液流电池电解液，其特征在于：

7.如权利要求4所述的碱性全铁液流电池电解液，其特征在于：

8.一种碱性全铁液流电池电解液的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在配置所述亚铁氰化物碱性溶液的步骤中，温度为25℃～50℃；在配置所述正极电解液的步骤中，温度为30～70℃。

10.一种液流电池，其特征在于，所述液流电池的正极电解液为如权利要求1～7任一项碱性全铁液流电池电解液。

技术总结
本申请涉及一种碱性全铁液流电池电解液、制备方法及液流电池，其包括以下摩尔浓度的组分：亚铁氰化物0.5M～1.4M、碱性溶液0.1M～2M、表面活性剂或渗透剂0.001M～0.5M。通过在碱性全铁液流电池的正极电解液中加入可以改变隔膜张力的表面活性剂或渗透剂，可以降低固‑液间界面的表面张力或者颗粒之间的作用力，使杂质形成均匀的颗粒分散开，不易团聚或附着在隔膜和电极材料表面，使离子更容易通过隔膜和接触电极，从而改善隔膜的质子传递速率，有助于电池的长期稳定性，并且可以修复正在运行中的电池。

技术研发人员：请求不公布姓名,杜飞跃,孟锦涛,付瑞鹏
受保护的技术使用者：巨安储能武汉科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17