[发明专利]一种碱性锌铁液流电池用正极电解液及应用

说明书

本发明公开了一种碱性锌铁液流电池用正极电解液及其应用，所述正极电解液中的活性物质为二价铁的氰根配合物，包括亚铁氰化钾、亚铁氰化钠、亚铁氰化锂中的两种或三种以上；其中有二价和铁的氰根配合物的总浓度为0.1～5mol/L之间；且其中每种的浓度为0.05mol/L～溶液饱和浓度。该正极电解液具有更高的活性物质浓度，可有效的提高电解液的电导率，进而提高电池的循环性能与电池效率，同时大幅提高了电池的充放电容量与能量密度。

技术领域

本发明涉及一种碱性锌铁液流电池技术领域，特别涉及一种碱性锌铁液流电池用电解液及其应用。

背景技术

液流储能电池是一种电化学储能新技术，与其它储能技术相比，具有能量转换效率高、系统设计灵活、蓄电容量大、选址自由、可深度放电、安全环保、维护费用低等优点，可以广泛应用于风能、太阳能等可再生能源发电储能、应急电源系统、备用电站和电力系统削峰填谷等方面。碱性体系锌铁液流电池由于安全性高、稳定性好、寿命长(寿命>15年)、成本低等优点，被认为是具有很高发展潜力的一种液流储能电池。

电池正负极电解液是液流储能电池中的重要组成部分，它起着储存能量、导通电路，将电能转化为化学能的作用。电解液中活性物质的浓度和电解液的电导率等将直接影响电池的充放电容量和电池性能；因此要求电解液具有较高的活性物质浓度和电导率，同时还应具有较好的化学稳定性和较低的成本。现在国内外碱性体系锌铁液流电池使用的正极电解液大部分由单一活性物质制备而成，虽然其化学稳定性优异，但电解液中的活性物质偏低，造成电池的充放电容量和电导率均较低，间接提高了碱性体系锌铁液流电池中的电解液成本，限制了该体系液流电池的工业化前景。因此，开发具有高浓度、高电导率的正极电解液至关重要。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有碱性体系锌铁液流电池用正极电解液存在的问题，提供一种新碱性体系锌铁液流电池用正极电解液。能够在不降低电解液稳定性情况下大大提高电解液中活性物质的浓度和电导率，从而得到成本极其低廉、性能优异、适合碱性体系锌铁液流电池用的正极电解液。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

所述正极电解液中的活性物质为二价铁的氰根配合物，包括亚铁氰化钾、亚铁氰化钠、亚铁氰化锂中的两种或三种；其中有二价铁的氰根配合物的总浓度为0.1～5mol/L之间；且其中每种的浓度为0.05mol/L～溶液饱和浓度。

所述正极电解液按如下过程制备而成，

将二价铁的氰根配合物中的两种或三种溶解在去离子水中，在温度为20～100℃下充分搅拌0.5～10h制成均匀溶液，同时调节溶液pH>10；其中二价和/或三价铁的氰根配合物的总浓度为0.1～5mol/L之间。

二价铁的氰根配合物的总浓度为0.8-3mol/L。

上述溶剂中还可加入溶解度高的助电解质，形成均匀溶剂，助电解质在混合后溶液中的浓度为0.1～5mol/L之间；所述溶解度高的助电解质为氯化钾、氯化钠、硫酸钾或硫酸钠中一种或二种以上。

调节溶液pH时采用0.1～5mol/L的氢氧化钠和/或氢氧化钾溶液。

正极电解液在碱性锌铁液流电池中的应用。

所述碱性体系锌铁液流储能电池是以Fe(II)/Fe(III)作为正极电解液的活性物质，以Zn(II)/Zn为负极电解液的活性物质，通过正、负极电解液分别于正极与隔膜之间、负极与隔膜之间循环运行的液流电池；其中正、负极电解液的pH>10。

本发明的有益结果：

离子化合物在溶解于水的过程中，解离出电荷相等的阴阳离子。而其在水中的饱和溶解度，由阴阳离子浓度的乘积，即溶度积常数Ksp决定。Ksp由阴阳离子的种类决定，在一定温度下，若要提高某特定种类离子的溶解度，则需降低相对应离子的浓度。