[发明专利]基于铜的液流电池

权利要求书

1.一种铜液流氧化还原电芯，包括：

阴极半电芯，其包括为阴极氧化还原对提供离子源的第一电解液以及设置在所述阴极半电芯内的电极；

阳极半电芯，其包括提供Cu¹⁺离子源的第二电解液以及设置在所述阳极半电芯内的电极；以及

分离器，其在所述第一半电芯与第二半电芯之间。

2.根据权利要求1所述的铜液流氧化还原电芯，其中所述第一电解液包括提供适合于Fe^2+/3+对、Br^-/Br₂对、Cl^-/Cl₂对、V^4+/5+对、Cu^1+/2+对、或其两种或更多种的组合的离子物种的溶液。

3.根据权利要求1或2所述的铜液流氧化还原电芯，其中第一电解液剂的浓度是从大约0.01M到大约10M。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的铜液流氧化还原电芯，其中所述第一电解液的pH是从大约0到大约2。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的铜液流氧化还原电芯，其中所述阳极半电芯中的电极包括泥浆，其包括导电性粒子、铜粒子、铜包覆粒子、或其组合。

6.根据权利要求5所述的铜液流氧化还原电芯，其中所述导电性粒子选自石墨粒子。

7.根据权利要求5或6所述的铜液流氧化还原电芯，其中所述阳极半电芯中的电极包括选自石墨、铜、钛、或其两种或更多种的组合的铜包覆粒子。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的铜液流氧化还原电芯，其中所述导电性粒子具有从大约1微米到大约1500微米的粒子尺寸。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的铜液流氧化还原电芯，其中所述阳极半电芯中的电极包括选自铜、银、钛、金、或其两种或更多种的组合的金属。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的铜液流氧化还原电芯，其中所述第二电解液包括Fe²⁺和Fe³⁺离子源。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的铜液流氧化还原电芯，其中所述第二电解液包括卤化铜。

12.根据权利要求1-9中任一项所述的铜液流氧化还原电芯，其中所述第二电解液包括溴化铜。

13.根据权利要求12所述的铜液流氧化还原电芯，其中溴离子与铜离子的比率是大约5:1或更大。

14.根据权利要求12所述的铜液流氧化还原电芯，其中溴离子与铜离子的比例是大约3.5:1到大约16:1。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的铜液流氧化还原电芯，其中第二电解液剂的浓度是从大约0.01M到大约10M。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的铜液流氧化还原电芯，其中所述第二电解液的pH是从大约0到大约2。

17.根据权利要求1-16中任一项所述的铜液流氧化还原电芯，其具有从大约1到大约5的能量与功率比率。

18.根据权利要求1-17中任一项所述的铜液流氧化还原电芯，其具有从大约100mAh/cm²到大约500mAh/cm²的镀层能力。

19.根据权利要求1-18中任一项所述的铜液流氧化还原电芯，其具有从大约85％到大约100％的镀层效率。

20.根据权利要求1-19中任一项所述的铜液流氧化还原电芯，其具有大约40％到大约85％的瓦时效率。

21.根据权利要求1-20中任一项所述的铜液流氧化还原电芯，其中在所述电芯的操作期间所述电解液的温度是从大约0℃到大约60℃。

22.根据权利要求1-21中任一项所述的铜液流氧化还原电芯，包括：

第一存储罐，其在所述第一半电芯的外部用于将所述第一电解液循环至所述第一半电芯并且从所述第一半电芯循环出所述第一电解液；以及

第二存储罐，其在所述第二半电芯的外部用于将所述第二电解液循环至所述第二半电芯并且从所述第二半电芯循环出所述第二电解液。

23.一种电池，其包括根据权利要求1-22中任一项所述的氧化还原液流电芯中的一个或多个氧化还原液流电芯。