[发明专利]一种半固态液流电池

权利要求书

1.一种半固态液流电池，包括电池堆、正极储液罐、负极储液罐和流体驱动系统，其中所述电池堆由一个电池单体构成或由多个电池单体并联而成，所述电池单体又包括：正极反应腔和负极反应腔，以及用于分隔所述正极反应腔和负极反应腔的离子交换膜，位于正极反应腔内的正极集流体和位于负极反应腔内的负极集流体；正极电解液在流体驱动系统驱动下在正极储液罐和正极反应腔连接而成的正极循环回路中流动；负极电解液在流体驱动系统驱动下在负极储液罐和负极反应腔连接而成的负极循环回路中流动；其特征在于：电化学活性物质以离子形式溶解于正极电解液和负极电解液中，在正极电解液和/或负极电解液中还包含固体电极颗粒，从而形成正极悬浮液和/或负极悬浮液，该固态电极颗粒具有电化学催化活性和导电性但本身不参与电化学氧化还原反应。

2.如权利要求1所述的半固态液流电池，其特征在于，所述固态电极颗粒的粒径为0.05μm～300μm。

3.如权利要求1所述的半固态液流电池，其特征在于，将所述固态电极颗粒加入正极电解液和/或负极电解液中后，通过机械搅拌或超声分散形成均匀稳定的正极悬浮液和/或负极悬浮液，其中，按体积计固态电极颗粒的浓度为10％～50％。

4.如权利要求1所述的半固态液流电池，其特征在于，所述固态电极颗粒由同时具备电化学催化活性和导电性的物质构成，或者是由具有电化学催化活性的物质与具有导电性的物质组成的复合颗粒。

5.如权利要求4所述的半固态液流电池，其特征在于，构成所述固态电极颗粒的物质选自纳米金属颗粒、过渡金属碳化物、过渡金属氮化物、过渡金属硫化物、过渡金属氧化物、碳素材料中的一种或多种。

6.如权利要求5所述的半固态液流电池，其特征在于，所述纳米金属颗粒的材料选自金、铅、钛、镍、钴、钼和钛基铂中的一种或多种；所述碳素材料选自石墨、炭黑、玻碳、石墨碳粉、碳纤维、碳纳米管、石墨烯片、石墨烯片聚集体和经碳素材料进行表面包覆的空心微球中的一种或多种。

7.如权利要求4所述的半固态液流电池，其特征在于，所述固态电极颗粒是表面进行金属修饰的碳素材料颗粒、表面附载碳素材料的金属颗粒和聚合物碳素复合颗粒中的一种或多种。

8.如权利要求7所述的半固态液流电池，其特征在于，所述表面进行金属修饰的碳素材料颗粒是Mn²⁺、Te⁴⁺和/或In³⁺金属离子修饰的碳素颗粒；所述聚合物碳素复合颗粒是聚乙烯、聚丙烯和/或聚氯乙烯与碳素材料复合形成的复合颗粒。

9.如权利要求1所述的半固态液流电池，其特征在于，所述正、负极电解液分别为VOSO₄的硫酸溶液和V₂(SO₄)₃的硫酸溶液；或者，所述正、负极电解液分别为NaBr的水溶液和多硫化钠的水溶液。

10.如权利要求1所述的半固态液流电池，其特征在于，所述正极集流体和负极集流体具有导电性，不具有电化学催化活性；或者，所述正极集流体和负极集流体具有导电性，且具有电化学催化活性。