一种铅液流电池耐季候性的电解液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铅液流电池耐季候性的电解液及其制备方法，电解液为氟硼酸铅、氟硼酸和硼酸的混合液，其中氟硼酸铅的浓度为2‑3mol/L，氟硼酸的浓度为0‑1mol/L，硼酸的浓度为0.1‑0.5mol/L和适量的添加剂。该电解液可以使铅液流电池在‑50℃～60℃的温度范围循环使用，库伦效率基本在90％以上，能量效率在70％以上，能量密度在35Wh/L左右。

A kind of electrolyte with seasonal resistance for lead-liquid flow battery and its preparation method

The invention discloses an electrolyte for the seasonal resistance of lead liquid flow battery and a preparation method thereof. The electrolyte is a mixture of lead fluoroborate, fluoroboric acid and boric acid, in which the concentration of lead fluoroborate is 2_3 mol/L, the concentration of fluoroboric acid is 0_1 mol/L, the concentration of boric acid is 0.1_0.5 mol/L and an appropriate amount of additives. The electrolyte can make the lead-liquid flow battery circulate in the temperature range of 50 ~60 C. The Coulomb efficiency is above 90%, the energy efficiency is above 70%, and the energy density is about 35Wh/L.

【技术实现步骤摘要】
一种铅液流电池耐季候性的电解液及其制备方法
本专利技术属于铅液流电池
，涉及一种铅液流电池耐季候性的电解液，还涉及铅液流电池耐季候性的电解液的制备方法。
技术介绍
铅液流电池是以可溶性铅离子作为电解液，目前主要以酸性甲基磺酸铅为电解液。在充电时可溶的Pb2+分别在正、负极上发生氧化、还原反应生成PbO2和Pb并沉积在电极表面，放电时正、负沉积物发生氧化、还原反应生成Pb2+溶解在电解液中，从而实现充放电循环使用：其具体反应原理如下：正极：Pb2++2H2O-2e→PbO2+4H+，E0＝1.455V；负极：Pb2++2e→Pb，E0＝-0.126V；总反应：2Pb2++2H2O→Pb+PbO2+4H+；铅液流电池因具有不使用离子交换膜等昂贵材料，结构简化，维护简单方便等优点，致使生产维护成本低廉，具有很大的发展前景。但是该铅液流电池适用温度范围在-10℃～30℃之间，对于一些恶劣条件如西北及东北边疆地区，冬季温度低于40℃以下，西北沙漠地区夏季温度高于50℃以上，该液流电池会出现低温结冰、高温析氧副反应严重现象，致使放电效率骤降或停止使用。在这种形势下，研发适用于铅液流电池的耐季候性电解液和相应制备方法，以期改善该液流电池在恶劣条件下的循环使用性能，是完全必要的。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种铅液流电池耐季候性的电解液，解决了现有技术中存在的铅液流电池目前存在适用温度范围窄的问题。本专利技术的另一个目的是提供一种铅液流电池耐季候性的电解液的制备方法，同样解决了现有技术中存在的铅液流电池目前存在适用温度范围窄的问题。本专利技术所采用的第一个技术方案是，一种铅液流电池耐季候性的电解液，包括铅液流电池的电解液为耐季候性电解液，耐季候性电解液由氟硼酸铅、氟硼酸、硼酸、去离子水和添加剂组成。本专利技术所采用的另一个技术方案是，一种铅液流电池耐季候性的电解液的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、配制含有氟硼酸铅、氟硼酸及硼酸的新电解液；步骤2、步骤1所得新电解液加入添加剂，定容得到铅液流电池的耐季候性电解液。本专利技术的特点还在于：耐季候性电解液中氟硼酸铅的浓度为2-3mol/L，氟硼酸的浓度为0-1mol/L，硼酸的浓度为0.1-0.5mol/L。耐季候性电解液中添加剂由氟化钠和碳酸钴以10：1的摩尔比组成，耐季候性电解液中氟化钠的浓度为0.01-0.1mol/L，碳酸钴的浓度为0.001-0.01mol/L。步骤1具体按照以下步骤实施：步骤1.1、依次将氟硼酸铅与硼酸溶解到去离子水中，搅拌至澄清，得到电解液；步骤1.2、将氟硼酸加入至步骤1.1所得电解液，搅拌5-10分钟，溶液澄清后，得到新电解液。步骤1中新电解液的氟硼酸铅的浓度为2-3mol/L，氟硼酸的浓度为0-1mol/L，硼酸的浓度为0.1-0.5mol/L。步骤2耐季候性电解液中添加剂由氟化钠和碳酸钴以10：1的摩尔比组成，耐季候性电解液中氟化钠的浓度为0.01-0.1mol/L，碳酸钴的浓度为0.001-0.01mol/L。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用氟硼酸铅/氟硼酸作为电解液，电解液适用温度范围广；其中硼酸可以有效的抑制氢氟酸的生成，有效地提高了电解液的稳定性，环境友好；另外添加剂能够改善正极沉积物二氧化铅的导电性和氧化性，而对于负极可有效地抑制枝状铅的生成。附图说明图1是本专利技术一种铅液流电池耐季候性的电解液的实例1中正极活性物质二氧化铅沉积形貌图；图2是本专利技术一种铅液流电池耐季候性的电解液的实例1中负极活性物质铅的沉积形貌图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种铅液流电池耐季候性的电解液，包括铅液流电池的电解液为耐季候性电解液，耐季候性电解液由氟硼酸铅、氟硼酸、硼酸、去离子水和添加剂组成。耐季候性电解液中氟硼酸铅的浓度为2-3mol/L，氟硼酸的浓度为0-1mol/L，硼酸的浓度为0.1-0.5mol/L。耐季候性电解液中添加剂由氟化钠和碳酸钴以10：1的摩尔比组成，耐季候性电解液中氟化钠的浓度为0.01-0.1mol/L，碳酸钴的浓度为0.001-0.01mol/L。本专利技术一种铅液流电池耐季候性的电解液的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、配制含有氟硼酸铅、氟硼酸及硼酸的新电解液；步骤2、步骤1所得新电解液加入添加剂，定容得到铅液流电池的耐季候性电解液。步骤1具体按照以下步骤实施：步骤1.1、依次将氟硼酸铅与硼酸溶解到去离子水中，搅拌至澄清，得到电解液；步骤1.2、将氟硼酸加入至步骤1.1所得电解液，搅拌5-10分钟，溶液澄清后，得到新电解液。步骤1中新电解液的氟硼酸铅的浓度为2-3mol/L，氟硼酸的浓度为0-1mol/L，硼酸的浓度为0.1-0.5mol/L。步骤2耐季候性电解液中添加剂由氟化钠和碳酸钴以10：1的摩尔比组成，耐季候性电解液中氟化钠的浓度为0.01-0.1mol/L，碳酸钴的浓度为0.001-0.01mol/L。本专利技术种铅液流电池耐季候性的电解液的制备方法，所用到化学药品均为分析纯。实施例1步骤1、配制含有氟硼酸铅、氟硼酸及硼酸的新电解液；步骤1.1将氟硼酸铅溶解到适量的去离子水中，然后加入硼酸搅拌均匀澄清后，得到电解液；步骤1.2、氟硼酸缓慢地加入到上述水溶液中并且不停地搅拌，搅拌5min均匀澄清后，得到新电解液。其中氟硼酸铅的浓度为2mol/L，氟硼酸的浓度为0mol/L，硼酸的浓度为0.1mol/L步骤2、步骤1所得新电解液加入添加剂，定容得到0.1L的铅液流电池的耐季候性电解液。添加剂由氟化钠和碳酸钴以10：1的摩尔比组成，其中氟化钠的浓度为0.01mol/L，碳酸钴的浓度为0.001mol/L。对应用耐季候性电解液的铅液流电池进行充放电测试，在室温下测试，测试温度为20℃，充放电测试的参数设置：充放电电流密度为30mA/cm2，充电时间15h，电解液在电池中的线流速为0.5cm/s。测试结果：电池库伦效率为98％以上，能量效率为78-85％，能量密度在40Wh/L以上。正极二氧化铅沉积形貌如图1所示，二氧化铅晶粒大小比较均匀，直径在2-4μm，负极没有枝状铅生成，如图2所示。实施例2步骤1、配制含有氟硼酸铅、氟硼酸及硼酸的新电解液；步骤1.1将氟硼酸铅溶解到适量的去离子水中，然后加入硼酸搅拌均匀澄清后，得到电解液；步骤1.2、氟硼酸缓慢地加入到上述水溶液中并且不停地搅拌，搅拌7min均匀澄清后，得到新电解液。其中氟硼酸铅的浓度为2.5mol/L，氟硼酸的浓度为0.5mol/L，硼酸的浓度为0.3mol/L步骤2、步骤1所得新电解液加入添加剂，定容得到0.1L的铅液流电池的耐季候性电解液。添加剂由氟化钠和碳酸钴以10：1的摩尔比组成，其中氟化钠的浓度为0.05mol/L，碳酸钴的浓度为0.005mol/L。对应用耐季候性电解液的铅液流电池进行充放电测试，在恒温烘箱中进行，测试温度为60℃，充放电测试的参数设置：充放电电流密度为20mA/cm2，充电时间20h，电解液在电池中的线流速为0.5cm/s。测试结果：电池库伦效率为93％以上，能量效率为75-80％，能量密度在34.8Wh/L以上。实施例3步骤1、配制含有氟硼酸铅、氟硼酸及硼酸的新电解液；步骤1.1将氟硼酸铅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铅液流电池耐季候性的电解液，其特征在于，包括铅液流电池的电解液为耐季候性电解液，所述耐季候性电解液由氟硼酸铅、氟硼酸、硼酸、去离子水和添加剂组成。

【技术特征摘要】
1.一种铅液流电池耐季候性的电解液，其特征在于，包括铅液流电池的电解液为耐季候性电解液，所述耐季候性电解液由氟硼酸铅、氟硼酸、硼酸、去离子水和添加剂组成。2.根据权利要求1所述的一种铅液流电池耐季候性的电解液，其特征在于，所述耐季候性电解液中氟硼酸铅的浓度为2-3mol/L，氟硼酸的浓度为0-1mol/L，硼酸的浓度为0.1-0.5mol/L。3.根据权利要求2所述的一种铅液流电池耐季候性的电解液，其特征在于，所述耐季候性电解液中添加剂由氟化钠和碳酸钴以10：1的摩尔比组成，耐季候性电解液中氟化钠的浓度为0.01-0.1mol/L，碳酸钴的浓度为0.001-0.01mol/L。4.一种铅液流电池耐季候性的电解液的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、配制含有氟硼酸铅、氟硼酸及硼酸的新电解液；步骤2、步骤1所得新电解液加入添加剂，定容得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘政，蒋百铃，罗小飞，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61