[发明专利]一种锌铁液流电池用电极的制备方法及电极和应用

说明书

本发明公开了一种锌铁液流电池用正极处理方法和应用，将电极材料浸泡于亚铁氰化物和三价铁离子的酸性水溶液中处理，与原未经处理的电极材料相比，该电极材料具有更高的电极活性，可有效的提高电池的电导率，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体系锌铁液流电池用电极材料及其制备方法，以及其在碱性体系锌铁液流电池中的应用。

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。

目前，制约碱性体系锌铁液流电池商业化的主要限制就是成本问题。要降低其成本，主要解决方法有两个：一为降低各关键材料的成本，如离子交换膜、电解液、电极双极板的成本；一为提高电池的功率密度。因为提高电池的功率密度，就可以用同样的电堆实现更大的功率输出，而且还可以减少储能系统的占地面积和空间，提高其环境适应能力及系统的可移动性，扩展液流储能电池的应用领域。而要提高电池的功率密度，就要提高其工作电流密度。然而，工作电流密度的提高会导致电压效率和能量效率的降低。为了在不降低能量效率的前提下提高电池的工作电流密度，就需要尽可能地减小电池极化，即欧姆极化、电化学极化和浓差极化，降低电压损耗。

电极作为碱性体系锌铁液流电池的关键部件之一，其性能对液流储能电池的影响极大。现有技术中的碱性体系锌铁液流电池电极材料存在工序较多、生产成本高、电催化活性差等问题。而电极的电催化活性直接决定电化学反应的本征反应速率，在很大程度上影响着电池的工作电流密度和能量效率。因此，为了获得高的工作电流密度和能量效率，又要采用合适的活化方法来尽可能的提高电极材料的电催化活性。

发明内容

本发明目的在于克服现有锌铁液流电池用电极材料存在的问题，提供一种锌铁液流电池用正极材料。能够大大提高正极的反应活性和电导率，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电极材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

将电极材料，先浸泡于亚铁氰化物的水溶液中，然后向其中加入三价铁离子的水溶液，浸泡0.5～24h后取出电极用水反复清洗待用；其中亚铁氰化物的水溶液和三价铁离子的水溶液中至少有一种为酸性水溶液,或于加入三价铁离子的水溶液后向体系中加入酸,使浸泡体系呈酸性；

或,将电极材料，先浸泡于亚铁氰化物的水溶液中，然后向其中加入三价铁盐，浸泡0.5～24h后取出电极用水反复清洗待用；其中亚铁氰化物的水溶液为酸性水溶液,或于加入三价铁盐后向体系中加入酸,使浸泡体系呈酸性；

或，将电极材料，先浸泡于三价铁离子的水溶液中，然后向其中加入亚铁氰化物的水溶液，浸泡0.5～24h后将电极取出用水反复清洗待用；其中亚铁氰化物的水溶液和三价铁离子的水溶液中至少有一种为酸性水溶液,或于加入三价铁离子的水溶液后向体系中加入酸,使浸泡体系呈酸性；

或，将电极材料，先浸泡于三价铁离子的水溶液中，然后向其中加入亚铁氰化物，浸泡0.5～24h后将电极取出用水反复清洗待用；其中三价铁离子的水溶液为酸性水溶液,或于加入亚铁氰化物后向体系中加入酸,使浸泡体系呈酸性；

或，将电极材料浸泡于亚铁氰化物和三价铁离子的水溶液中，向体系中加入酸,使浸泡体系呈酸性，浸泡0.5～24h后将电极取出用水反复清洗待用；

浸泡体系中，亚铁氰根的终摩尔浓度为0.01～1mol/L；三价铁离子的终摩尔浓度0.01～1.5mol/L；质子终摩尔浓度为0.001～0.1mol/L。