[发明专利]一种用于锌基液流电池的负极及其电池和应用

说明书

本发明提供一种长寿命锌基液流电池，电池的负极包括三维导电碳材料和惰性导电材料；惰性导电材料厚度为三维导电碳材料的20％‑50％。本发明的负极和电池可以有效的抑制电池正极活性物质与负极活性物质相接触发生自放电反应，提高电池库伦效率，并且诱导锌沉积的反应界面发生在电极内部，提高锌基液流电池的库伦效率。

技术领域

本发明属于液流领域，具体涉及一种锌基液流电池的负极及其电池和应用。

背景技术

为解决风能、太阳能等可再生能源发电不连续的特点，大规模储能技术已经成为了人们关注的焦点。锌溴液流电池作为一种新型大规模储能系统，具有能量密度高、成本低、可靠性强的优势。

与此同时，锌基液流电池也存在着许多待解决的问题，自放电就是其中之一。锌基液流电池电极的作用是给电池活性物质发生电化学反应时提供反应场所，而电极的反应活性对于电化学反应来说至关重要。电池中的活性物质会优先在电化学反应活性较高的位置发生电化学反应。目前锌基液流电池电极材料比较单一，电化学反应活性在电极的各个位置比较均匀，又由于电子的传导阻力要远远小于离子的传导阻力，因此锌基液流电池负极在充放电时的反应界面通常发生在电极与隔膜的交界位置处。又由于锌基液流电池隔膜本身的特性，在进行充放电循环时，正极的活性物质会透过隔膜向负极渗漏，正极活性物质很容易就与负极活性物质接触，造成电池的自放电，降低电池的放电容量，影响电池的性能。除此之外，由于锌基液流电池锌负极的沉积位置在电极与隔膜的交界面，当锌累积到一定程度后，锌枝晶会生长至隔膜孔内，进而导致正负极短接，影响电池的使用寿命。

发明内容

基于以上背景技术，本发明提出了一种长寿命锌溴液流电池负极结构，可以有效的抑制电池正极活性物质与负极活性物质相接触发生自放电反应，提高电池库伦效率，并且诱导锌沉积的反应界面发生在电极内部，提升锌溴液流电池的充电容量，延长其使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：

本发明一方面提供一种用于锌溴液流电池负极，

所述负极包括碳毡和惰性导电材料；

所述惰性导电材料厚度为碳毡厚度的20％-50％。

基于以上技术方案，优选的，所述碳毡替换为石墨毡。

基于以上技术方案，优选的，所述惰性导电材料为泡沫金属。

基于以上技术方案，优选的，所述泡沫金属为泡沫镍、泡沫铜、泡沫锌、泡沫铁镍中的一种。

本发明还提供一种锌溴液流电池，包括一节单电池或由二节以上单电池串联而成的电池组，单电池包括正极集流板、正极、隔膜、负极、负极集流板，所述负极为权上述的负极；

所述碳毡或石墨毡靠近负极集流板，所述惰性导电材料靠近隔膜。

基于以上技术方案，优选的，所述正极为碳毡或石墨毡；

基于以上技术方案，优选的，所述锌溴液流电池还包括电解液储存罐、循环泵和循环管路。

基于以上技术方案，优选的，所述隔膜为离子传导膜中的一种。优选离子传导膜为多孔离子传导膜。由于锌枝晶对多孔膜的影响更为严重，因此该电极结构在使用多孔离子交换膜是性能改善尤为突出。

优选锌溴液流电池、锌碘液流电池

基于以上技术方案，优选的，所述锌溴单液流电池的正极和负极电解液均为溴化锌溶液，所述溴化锌溶液浓度为0.5mol/L-3mol/L。

有益效果