[发明专利]一种中性锌铁液流电池用电解液

说明书

本发明涉及一种中性锌铁液流电池，正极电解液中的正极电解质包括亚铁盐、添加剂和支持电解质，负极为锌的中性盐和支持电解质，电池隔膜使用的是多孔膜。电池正负极之间的多孔膜，起到阻止正负极活性物质混合并且导通支持电解质的作用。正负极电解质溶液均为中性，克服了传统液流电池强酸强碱电解质的腐蚀性问题，同时隔膜使用的是多孔膜，成本较低，性能好。

技术领域

本发明涉及液流电池领域，特别是锌铁液流电池领域。

背景技术

电能是工业和生活中不可或缺的资源，目前电能主要是由化石能源来获取。随着化石能源的日益减少以及环境污染的加剧，风能，太阳能等可再生能源越来越受到重视。但是由于可再生能源的不连续性造成直接利用困难，所以需要寻求一种高效，可靠的储能设备来提高可再生能源的能源质量。液流电池由于功率，能量分开，不受地域环境限制的优势，成为目前最有前景的大规模储能设备。

目前发展比较成熟的液流电池包括全钒液流电池，锌溴液流电池，多硫化钠溴等，但是全钒液流电池需要使用高浓度的硫酸，会对管路造成腐蚀，锌溴和多硫化钠溴液流电池在使用中会析出溴单质污染环境，同时造成腐蚀。

目前对于锌铁电池的研究正极使用的是铁氰化钾的水溶液，负极使用的是氧化锌得的碱溶液。但是由于强碱对于隔膜的腐蚀限制了电池的使用寿命，同时正极电解液中的铁氰化物的溶解度低造成电池的能量密度不高，目前对于碱性锌铁电池的研究已经很少了。

发明内容

为了解决以上问题，本发明采用具体技术方案如下

一种中性锌铁液流电池电解液，包括一节单电池和多节单电池构成的电堆，正负极电解液储罐，正极电解质为亚铁盐溶液，添加剂和支持电解质，负极电解质为锌盐溶液和支持电解质。

在充放电过程中，电解质通过泵经由管路分别进入电池的正负极，充电时亚铁离子发生氧化反应，在正极上被氧化为铁离子，负极上锌离子被还原为锌单质，放电时，正极发生还原反应，铁离子发生还原反应被还原为亚铁离子，锌单质在负发生氧化反应生成锌离子。

单电池的结构包括正负极端板，膜，正负极，集流体，液流框，正负极储罐，泵和管路组成。

正极的电解质包括亚铁盐和添加剂和支持电解质，亚铁盐为硫酸亚铁，氯化亚铁，溴化亚铁的一种或者几种，浓度为0.1-2mol/L，电解质的添加剂是赖氨酸，氨基乙酸，EDTA，DMSO的一种或者几种，添加剂的浓度是1～5mol/L，添加剂优选氨基乙酸，浓度1.5-4mol/L；支持电解质是KCl，NH₄Cl，(NH₄)₂SO₄的一种或几种，浓度为2～4mol/L；负极电解质为中性的锌盐溶液，组成为溴化锌，氯化锌的一种或者几种，浓度为1～3mol/L，支持电解质为KCl，NH₄Cl，(NH₄)₂SO₄的一种或几种，浓度为2～4mol/L。

电极材料为电极为碳毡，石墨板，金属板或者碳布的一种。

电池隔膜使用的是多孔膜，材料为聚烯烃或者聚芳烃的一种，厚度为10～100μm。

充电时，正负极电解质从正负极电解液储罐中由泵经由管路进入正负极，充电时，正极活性物质Fe²⁺发生氧化反应生成Fe³⁺，负极活性物质Zn²⁺发生还原反应生成Zn；放电时正极Fe³⁺发生还原反应生成Fe²⁺，负极单质锌发生氧化反应生成Zn²⁺。

成本比一般的Nafion膜要低得多，并且性能更加优越。

本发明的创新点在于：