[发明专利]一种具有离子嵌入型固体负极的半液流电池

权利要求书

1.一种具有离子嵌入型固体负极的半液流电池，其特征在于，包括：

磷酸钛钠负极或磷酸钛锂负极；

含有钠离子或锂离子中的一种或两种的水溶液构成的负极液；

离子交换膜；

含有铁离子配合物正极及钠离子或锂离子中的一种或两种的水溶液构成的正极液。

2.根据权利要求1所述的具有离子嵌入型固体负极的半液流电池，其特征在于，所述磷酸钛钠负极或磷酸钛锂负极，包含活性物质磷酸钛钠或磷酸钛锂、导电剂、粘结剂和集流体；其活性物质磷酸钛钠或磷酸钛锂与导电剂及粘结剂经过均匀混合后以辊压的方式制成的电极膜与集流体结合构成的负极；活性物质磷酸钛钠或磷酸钛锂的含量在30%-90%之间；负极电极膜中的活性物质的担载量在100-2000 mg cm^-2之间。

3.根据权利要求1或2所述的具有离子嵌入型固体负极的半液流电池，其特征在于，所述的磷酸钛钠或磷酸钛锂具有小于800纳米的颗粒尺度，其表面有碳材料修饰层，用于提高电子电导。

4.根据权利要求3所述的具有离子嵌入型固体负极的半液流电池，其特征在于，所述的表面碳材料修饰层为有机物碳化形成的无定型碳、碳纳米管、石墨烯中的一种，或其中几种的混合物。

5.根据权利要求2所述的具有离子嵌入型固体负极的半液流电池，其特征在于，所述的导电剂为介孔炭、硬炭、石墨、石墨烯、单壁或多壁碳纳米管、碳纤维、乙炔黑或炭黑导电材料中的一种，或其中几种，导电剂的含量在1%到30%之间；

所述的粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚烯烃、聚乙烯醇、丁苯橡胶中的一种，或其中几种，粘结剂的含量在1% - 30%之间；

所述的集流体是具有高电子电导的固体网络，是碳毡、石墨毡、导电石墨板、导电石墨网、碳布、钛网、镍网、铜网、铝网、不锈钢网中的一种，或其中几种的复合物。

6.根据权利要求1所述的具有离子嵌入型固体负极的半液流电池，其特征在于，所述的正极液和负极液为水溶液，并含有钠离子和锂离子中的一种或两种，其锂钠离子总浓度为0.1-10 mol/L。

7.根据权利要求6所述的具有离子嵌入型固体负极的半液流电池，其特征在于，所述的正极液和负极液，除了含有钠离子和锂离子中的一种或两种外，还含有钾离子，镁离子，锌离子中的一种或几种，其浓度为0.1-2.0 mol/L。

8.根据权利要求6或7所述的具有离子嵌入型固体负极的半液流电池，其特征在于，所述的正极液和负极液还含有阴离子为硫酸根、硝酸根、氯离子和氢氧根中的一种或几种，其相应的离子浓度在0.1 mol/L到10 mol/L之间。

9.根据权利要求1所述的具有离子嵌入型固体负极的半液流电池，其特征在于，所述的离子交换膜选自Nafion膜，及其各类衍生或加强的阳离子交换膜、孔径在之间2-200 nm之间的微孔介孔选择性透过膜、半透膜、反渗透膜。

10.根据权利要求1所述的具有离子嵌入型固体负极的半液流电池，其特征在于，所述的铁离子配合物正极是包含了二价或三价铁离子及其配体的水溶液，配体为草酸、二乙烯三胺五乙酸、次氮基三乙酸、乙二胺四乙酸、氰根、甘氨酸、丙二酸、二甲亚砜、丙三醇、木糖醇、羟基丁二酸、羟基甲醛、邻二氮菲及其衍生物、联吡啶、三联吡啶、三吡啶均三嗪等中的一种或几种；铁离子及其配体浓度在0.1 mol/L到10 mol/L之间。