[发明专利]一种锌镍液流储能电池

说明书

本发明公开了一种锌镍液流储能电池，包括具有中空腔体的外壳、设于中空腔体中的电堆、设于中空腔体中的用于浸没电堆的电解液、设于中空腔体中的用于推动电解液在电堆中循环流动的溶液推动组件、设于所述外壳外侧的用于驱动所述溶液推动组件的驱动机构；电堆由作为正极的镍电极和作为负极的惰性集流体依次交替组成，正极和负极之间由作为流道的格栅分隔；电解液为含有可溶性锌盐的碱性水溶液，电解液中含有镓元素。本发明一种锌镍液流储能电池，通过在电解液中加入镓元素，能够抑制负极锌在沉积及溶解过程中的自腐蚀，提高电池整体荷电保持能力。

技术领域

本发明涉及一种锌镍液流储能电池，属于化学电源技术领域。

背景技术

随着化石能源的逐步枯竭，人们对风能、水能、太阳能等可再生能源发电的开发和利用将越来越广泛。为保证太阳能、水能、风能等可再生能源发电系统的稳定供电，就必须开发高效、廉价、污染少和安全可靠的储能技术，电网的调峰填谷、平衡负荷等也迫切需要开发大规模储能技术。大规模储能技术包括储热、抽水蓄能等物理储能，也包括化学蓄电池储能。纵观各种不同类型的化学蓄电池储能技术，液流电池以其独特的优势而成为最适宜大规模储能的蓄电池之一。

锌镍液流储能电池属于沉积型液流电池，是一种新型的价格低廉、效率优良、安全环保型的液流储能电池，具有能量密度和电流效率高、装置简单易操纵、使用寿命长、成本低廉等优点，主要应用于电网调峰、风能和太阳能等可再生能源发电的储能、电动汽车等领域。

锌镍液流储能电池的正极是固体氧化镍电极，负极是在惰性集流体上沉积/溶解型锌电极，电解液是流动的锌酸盐碱性溶液，电池中不使用离子交换膜，通过电池外部循环泵带动电池腔内电解液的定向流动；充电时，固体氧化镍电极中的氢氧化镍(Ni(OH)₂)氧化成羟基氧化镍(NiOOH)，溶液中的锌酸根离子在负极上沉积成金属锌；放电时羟基氧化镍还原为氢氧化镍，同时负极金属锌溶解为锌酸根离子。

锌镍液流储能电池中，溶液中锌离子浓度决定了电池体系的储能量和能量密度；负极沉积的锌容易发生自腐蚀析氢，导致负极自放电快，电池整体荷电保持能力较差。因此，锌镍液流储能电池需要优化的电解液，提高电池整体荷电保持能力，兼顾电池的能量密度。

发明内容

本发明的目的是提供一种锌镍液流储能电池，通过优化的电解液，能够抑制负极锌在沉积及溶解过程中的自腐蚀，提高电池整体荷电保持能力，兼有较高的电池能量密度。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种锌镍液流储能电池，包括具有中空腔体的外壳、设于所述中空腔体中的电堆、设于所述中空腔体中的用于浸没所述电堆的电解液、设于所述中空腔体中的用于推动所述电解液在所述中空腔体中循环流动的溶液推动组件、设于所述外壳外侧的用于驱动所述溶液推动组件的驱动机构；

所述电堆由作为正极的镍电极和作为负极的惰性集流体依次交替组成；

所述电解液为含有可溶性锌盐的碱性水溶液，所述电解液中含有镓元素。

优选地，在所述电解液中，镓元素的浓度为0.005-0.5mol/L；锌元素的浓度为0.6-1.3mol/L；碱的浓度为6.5-13.5mol/L。

更优选地，在所述电解液中，镓元素的浓度为0.05-0.3mo l/L；锌元素的浓度为0.7-1.2mol/L。

更优选地，在所述电解液中，还含有锡元素，锡元素的浓度为0.005-0.2mol/L。

更进一步优选地，锡元素的浓度为0.05-0.15mol/L。

更进一步优选地，在所述电解液中，还含有铅元素，铅元素的浓度为0.0001-0.0005mol/L。

优选地，所述正极的活性物质包括氧化镍、氢氧化亚镍、羟基氧化镍中的一种或一种以上。