[发明专利]一种碱性锌-铁液流电池的制备方法

说明书

本发明公开了一种碱性锌‑铁液流电池的制备方法，包括所述负极为锌板；负极为采用以下方法制备：1)将聚丙烯腈加入到N,N‑二甲基甲酰胺中，升温，搅拌加入氧化石墨烯超声搅拌；静电纺丝，裁剪，煅烧，洗涤，烘干；所述负极电解液为氨水和硫酸锌混合溶液；所述正极电解液活性物质为亚铁氰化钾或亚铁氰化钠中，所述隔膜采将多聚磷酸和五氧化二磷加入到圆底烧瓶中，氮气下反应，加入氧化石墨烯搅拌反应后温度将至55～60℃，加入3‑3‑二氨基联苯胺搅拌反应1～1.5h，加入4,4‑二羧酸二苯醚，间苯二甲酸‑5‑磺酸钠和5‑羟基间苯二甲酸，升温至150～160℃搅拌后升温至192～196℃反应后冷却，用去离子水洗涤，烘干；产物溶解于二甲亚砜，刮涂在玻璃板上，真空干燥，浸泡在磷酸溶液，干燥。

技术领域

本发明属于液流电池技术领域，具体涉及一种碱性锌-铁液流电池的制备方法。

背景技术

液流电池是一种电化学储能新技术，与其它储能技术相比，具有系统设计灵活、蓄电容量大、选址自由、能量转换效率高、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。全钒液流电池由于安全性高、稳定性好、效率高、寿命长、成本低等优点，被认为具有良好的应用前景，但VFB的电解液价格较贵，在一定程度上限制了其应用。

除全钒液流电池之外，目前发展较为成熟的液流电池主要还有锌-溴液流电池、多硫化钠溴和锌-镍电池体系。其中锌-溴液流电池和多硫化钠溴电池由于正极侧电解液在充电时会生成溴单质而造成环境污染，制约了其大规模应用；而锌-镍电池体系的电解液需用10～14mol/L的强碱作为电解质，对设备腐蚀严重。碱性锌-铁液流电池由于具有电解液成本低的优势，在大规模液流电池中具有较好的应用前景。

现有的碱性锌-铁液流电池正极电解液采用亚铁氰化物的碱性溶液，负极电解液采用锌盐或锌的氧化物在强碱中溶解后的溶液，这种电解液体系的电池在运行过程中由于正、负极电解液渗透压不一致，造成电解液迁移严重，从而导致电池电压效率下降，从而导致电池能量效率衰减，大大增加了电池的维护成本。同时碱性锌铁液流电池负极测在电极上发生锌的沉积溶解，在高电流密度条件下运行时会产生严重的锌枝晶或类枝晶状沉积物，造成电池短路。

发明内容

本发明的目的是提供一种碱性锌-铁液流电池的制备方法，碱性锌-铁液流电池包括正极、负极、正极电解液、负极电解液和隔膜，其中所述负极为锌板，采用200～300目的砂纸进行打磨。

进一步地，所述负极为采用以下方法制备：1)将聚丙烯腈加入到N,N-二甲基甲酰胺中，然后升温至60～80℃搅拌20～35min后加入氧化石墨烯超声搅拌分散。

2)将上述步骤1)中的混合液移至高压注射泵中，静电纺丝得到一层厚为2～3.2mm的复合纤维膜，然后将该纤维膜裁剪成2×2cm²大小放置在管式炉中，通体积比为85％：15％的氩气和氧气混合气体，在600～650℃下煅烧2～4h冷却后取出，用去离子水进行洗涤，烘干。

更进一步地，上述所述的聚丙烯腈、N,N-二甲基甲酰胺和氧化石墨烯的质量比为(4～8):(30～60):(0.82～1.55)。

更进一步地，上述所述的静电纺丝中注射电压为22～26kV，注射距离为12～16cm，注射速率为0.56～0.64mL/h。

更进一步地，上述所述通入混合气的速率为4～8mL/min。

进一步地，所述正极电解液活性物质为亚铁氰化钾或亚铁氰化钠中的一种，强碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾中的任意一种，其中活性物质在正极电解液中的浓度为0.5～0.76mol/L。

进一步地，所述负极电解液为1～1.8mol/L的氨水和0.02～0.05mol/L的硫酸锌混合溶液。