[发明专利]一种用于液流电池的低共熔溶剂、电解质及液流电池

说明书

本发明提供了一种用于液流电池的低共熔溶剂、电解质及液流电池，所述低共熔溶剂由摩尔比为1:2的氢键受体和氢键供体混合均匀，加热反应后，添加以下一种或多种添加剂制备而成；EC与DMC混合溶液，具有催化作用的非贵金属离子，极性气体。本发明能够提高液流电池电解质中离子的扩散系数，降低电池内阻，从而提高电池充放电性能。

技术领域

本发明涉及液流电池技术领域，具体是用于液流电池的低共熔溶剂、电解质及液流电池。

背景技术

液流电池自1974年被Thaller提出后就被广泛研究，液流电池技术的研究经历了从水系到非水系的发展阶段。水系液流电池由于水分解的影响，其工作电位窗口一般很窄(＜2V)同时限制了其潜在的功率输出。有机溶剂提供了更高的电位窗口可以获得更高的功率和能量输出。然而，有机溶剂由于具有挥发性、毒性和易燃性，会产生一定的安全隐患，并且水分或氧气的污染可对电池性能产生不利影响。因此，研究者提出利用离子液体和低共熔溶剂来解决这一问题。离子液体和低共熔溶剂均具有良好的导电性能和较宽的电化学窗口，其在电化学反应中可以同时起到溶剂和电解质的作用，这引起了人们的广泛关注。

低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvent,DES)由一定化学计量比的氢键受体(如季铵盐)和氢键给体(如酰胺、羧酸和多元醇等化合物)组合而成的低共熔混合物。因为其具有很多独特的性质，如它的物理化学性质与室温离子液体很相似，并且电导率相对较高，同时比传统的离子液体便宜一个数量级，近年来已成为研究热点。但低共熔溶剂由于本身所具有的较高粘度不利于离子的转移以及溶解于其中的电解质的扩散，从而限制了其应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种强化DES传输过程的用于液流电池的低共熔溶剂、电解质以及液流电池，提高液流电池电解质中离子的扩散系数，降低电池内阻，从而提高电池充放电性能。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种用于液流电池的低共熔溶剂，其特征在于，所述低共熔溶剂由摩尔比为1:2的氢键受体和氢键供体混合均匀，加热反应后，添加以下一种或多种添加剂制备而成；

EC与DMC混合溶液，

具有催化作用的非贵金属离子，

极性气体。

优选地，所述EC、DMC的体积比为1:1。

优选地，所述EC与DMC混合溶液在所述低共熔溶剂中的含量为12.5vol％。

优选地，所述非贵金属离子为Sb³⁺离子，Sb³⁺离子在所述低共熔溶剂中的含量为15mmol/L。

优选地，所述极性气体为CO₂、SO₂中的一种或两种。

一种基于所述低共熔溶剂的液流电池电解质，其特征在于，所述低共熔溶剂中加入正极活性物质或负极活性物质。

一种基于所述低共熔溶剂的液流电池，其特征在于，所述液流电池的正极、负极电解液均采用所述低共熔溶剂。

优选地，所述液流电池的正极的电解质溶液添加有正极活性物质为FeCl₂，负极的电解质溶液中添加有负极活性物质为VCl₃。

优选地，所述液流电池的离子交换膜采用Naffion 115隔膜。

优选地，所述液流电池的电极为GFA系列的石墨毡。