[发明专利]水系普鲁士蓝衍生物-氢气二次电池

说明书

一种水系普鲁士蓝衍生物‑氢气二次电池，包括正极，负极和电解液，正极是能实现各种阳离子可逆地插入和脱出反应的普鲁士蓝衍生物电极材料，负极是能实现析氢反应和氢气氧化反应的催化电极材料，电解液中含有各种可溶性阳离子。本发明的普鲁士蓝衍生物‑氢气二次电池具有优异的循环寿命和快速的充放电能力，并且可在不同高低温的环境下进行工作。

技术领域

本发明涉及电化学储能技术领域，具体涉及一种水系普鲁士蓝衍生物-氢气二次电池。

背景技术

随着不可再生能源的大力消耗与温室气体的不断排放，迫使人们发展一些清洁可再生能源，如：风能、太阳能。然而，这些能源常常受时间段与地域上的分布不均匀影响，难以直接并入到电网供能，因此开发大规模储能技术对于实现清洁能源的有效利用具有重大意义。从安全、环保、廉价方面考虑，水系电池相比于有机系电池具有相当大的优势。虽然早期开发的水系电池体系，如：铅酸电池、液流电池，都有望被广泛的应用。然而，要实现低成本、长寿命的水系电池，仍然面临着众多的挑战。因此，迫切需要开发一种新型的二次水系电池体系，以实现大规模的能量存储。

可充放电水系氢气电池是一种新型二次电池体系，采用储量丰富、最低摩尔质量的氢气作为电池电极。并且，氢气电极发生的析氢反应与氢气氧化反应，均具有低的过电位以及良好的稳定性。因此，探索新的高性能的氢气电池体系在大规模储能应用中显得尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种水系普鲁士蓝衍生物-氢气二次电池，以至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种水系普鲁士蓝衍生物-氢气二次电池，包括：电解液，为含有阳离子的水溶液；正极，采用普鲁士蓝衍生物材料，用于使所述阳离子可逆地插入和脱出反应；负极，用于在其与电解液界面进行析氢反应和氢气氧化反应；隔膜，设于所述正极与负极之间。

从上述技术方案可以看出，本发明的水系普鲁士蓝衍生物-氢气二次电池至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

本发明提供的水系普鲁士蓝衍生物-氢气二次电池，其正极采用阳离子插入和脱出可逆的普鲁士蓝衍生物材料；负极发生快速的析氢反应与氢气氧化反应，这种正极结构和负极结构之间具有很好的兼容性，由此所组成的普鲁士蓝衍生物-氢气电池表现出优异的电化学性能，具有大规模储能的应用前景。

附图说明

图1示意性示出了根据本发明实施例水系普鲁士蓝衍生物-氢气二次电池的反应机理示意图；

图2示意性示出了根据本发明实施例1水系普鲁士蓝衍生物-氢气二次电池在A_xCu_a[Fe(CN)₆]_b正极与氢离子电解液在20℃的充放电测试结果曲线；

图3示意性示出了根据本发明实施例1水系普鲁士蓝衍生物-氢气二次电池在A_xCu_a[Fe(CN)₆]_b正极与氢离子电解液在20℃的循环性能测试结果曲线；

图4示意性示出了根据本发明实施例1水系普鲁士蓝衍生物-氢气二次电池在A_xCu_a[Fe(CN)₆]_b正极与氢离子电解液在0℃的充放电测试结果曲线；

图5示意性示出了根据本发明实施例1水系普鲁士蓝衍生物-氢气二次电池在A_xCu_a[Fe(CN)₆]_b正极与氢离子电解液在-78℃的充放电测试结果曲线；