一种锌溴单液流电池用正极电解液制造技术

本发明专利技术涉及锌溴单液流电池用电极技术领域，尤其涉及一种锌溴单液流电池用正极电解液。所述电解液组分包含含溴离子主盐、络合剂、分散剂、离子导电助剂、电子导电助剂。本发明专利技术提出了一种新型的锌溴单液流电池用正极电解液，电解液组分除了包含含溴离子主盐、络合剂、离子导电助剂，还加入了分散剂和电子导电助剂用以解决溴单质络合物团聚以及电子导电能力不足的问题。其中，有机的水溶性分散剂的加入，可以使得溴单质络合物与电解液之间具有良好的相容性。保证了溴单质络合物在电解液中的均匀分布。电子导电助剂的加入增加了电解液的电子导电能力，改善了由于电解液不流动所带来的电池反应速率降低的问题。

A positive electrolyte for zinc bromide single flow battery

【技术实现步骤摘要】
一种锌溴单液流电池用正极电解液
本专利技术涉及锌溴单液流电池用电极
，尤其涉及一种锌溴单液流电池用正极电解液。
技术介绍
锌溴液流电池相比全钒液流电池具有高能量密度、低成本的优点。锌溴液流储能电池理论开路电压1.80V左右，理论能量密度430Wh/kg。锌溴液流电池正负极由隔膜分开，两侧电解质溶液均为ZnBr2溶液。在动力泵的作用下，电解质溶液在储液罐和电池构成的闭合回路中进行循环流动。正负极电极对之间的电势差是发生反应的动力，锌溴液流电池的电极反应为：正极：2Br-↔Br2+2e（Eθ=1.076V）负极：Zn2++2e↔Zn（Eθ=-0.76V）锌溴电池正极的溴环境污染及渗透是制约锌溴液流电池实用化及产业化的关键问题。电池充电时产生的溴单质无法在放电阶段完全变成溴离子，一方面造成后续循环的电池库伦效率下降，另一方面容易导致正极溴单质浓度过高，渗透到环境中造成污染，因此锌溴单液流电池技术被提出。锌溴单液流电池的正极采用全密封结构，溴单质密封在正极中，不参与电解液的流动，可以缓解循环管路的腐蚀危险。但是正极电解液不流动也带了一些问题：1、正极反应生成的溴单质与络合物结合生成溴单质络合物。该络合物不溶于电解液，造成溴单质络合物在局部的聚集，导致浓差极化增大，反应不均匀等问题；2、相比电解液流动的传统锌溴液流电池，溴单质络合物与电极表面的接触位点降低，导致电极的电子导电能力不足以满足远离电极表面的溴单质络合物的反应要求。
技术实现思路
专利技术的目的：为了提供一种效果更好的锌溴单液流电池用正极电解液，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。为了达到如上目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术进一步技术方案在于：所述电解液组分包含含溴离子主盐、络合剂、分散剂、离子导电助剂、电子导电助剂。本专利技术进一步技术方案在于：所述溴离子主盐为溴化锌、溴化钠、溴化钾中的一种或多种；溴离子浓度为1.0-4.0mol/L。本专利技术进一步技术方案在于：所述络合剂为含卤素离子的季铵盐，其包括四丁基溴化铵、溴化氮甲基乙基吡咯烷、溴化氮甲基乙基吗啉的一种或多种；络合剂浓度为0.1-2.0mol/L。本专利技术进一步技术方案在于：所述分散剂为水溶性的有机物，其包括山梨糖醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一种或多种；分散剂的浓度为0.1-2.0mol/L。本专利技术进一步技术方案在于：所述离子导电助剂为含卤素离子的水溶性盐，其包括氯化钾、碘化钾、氟化铵的一种或多种；卤素离子浓度为1.0-4.0mol/L。本专利技术进一步技术方案在于：所述电子导电助剂为纳米碳材料，其包括乙炔黑、BP2000、superP中的一种或多种；电子导电助剂与电解液溶液之间的质量固液比为0.01-0.1。本专利技术进一步技术方案在于：在电池组装完毕后，将上述电解液灌注入正极电极中后运行。采用如上技术方案的本专利技术，相对于现有技术有如下有益效果：本专利技术提出了一种新型的锌溴单液流电池用正极电解液，电解液组分除了包含含溴离子主盐、络合剂、离子导电助剂，还加入了分散剂和电子导电助剂用以解决溴单质络合物团聚以及电子导电能力不足的问题。其中，有机的水溶性分散剂的加入，可以使得溴单质络合物与电解液之间具有良好的相容性。保证了溴单质络合物在电解液中的均匀分布。电子导电助剂的加入增加了电解液的电子导电能力，改善了由于电解液不流动所带来的电池反应速率降低的问题。附图说明为了进一步说明本专利技术，下面结合附图进一步进行说明：图1、对比例的传统锌溴单液流电池的电池效率图2、实施例1的锌溴单液流电池的电池效率图3、实施例2的锌溴单液流电池的电池效率图4、实施例3的锌溴单液流电池的电池效率。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。对比例正负极均采用36cm2碳毡（5mm厚度），中间以nafion膜为隔膜。正负极电解液为2mol/L的溴化锌溶液，络合剂溴化氮甲基乙基吡咯烷浓度为0.8mol/L,离子导电助剂氯化钾的浓度为2.0mol/L。负极电解液60mol/LL通过循环管路在储液罐及电池负极间循环流动。正极灌装正极电解液10mol/LL。电池采用40mA/cm2,电流密度充放电，充电时间1h；放电截止电压为1.0V。电池效率及循环性能见图1。从图1中可以看出，对比例的电池电池电压效率为80%，电池能量效率为71%。实施例1正负极均采用36cm2碳毡（5mm厚度），中间以nafion膜为隔膜。负极电解液为2mol/L的溴化锌溶液，络合剂溴化氮甲基乙基吡咯烷浓度为0.8mol/L,离子导电助剂氯化钾的浓度为2.0mol/L。负极电解液60mol/LL通过循环管路在储液罐及电池负极间循环流动。正极电解液为2mol/L的溴化锌溶液，络合剂溴化氮甲基乙基吡咯烷浓度为0.8mol/L,离子导电助剂氯化钾的浓度为2.0mol/L。分散剂山梨糖醇的浓度为0.5mol/L，电子导电助剂乙炔黑与电解液质量比为0.05。正极灌装正极电解液10mol/LL。电池采用40mA/cm2,电流密度充放电，充电时间1h；放电截止电压为1.0V。电池效率及循环性能见图2。从图2中可以看出，对比例的电池电池电压效率为86%，电池能量效率为83%。实施例2正负极均采用36cm2碳毡（5mm厚度），中间以nafion膜为隔膜。负极电解液为2mol/L的溴化锌溶液，络合剂溴化氮甲基乙基吡咯烷浓度为0.8mol/L,离子导电助剂氯化钾的浓度为2.0mol/L。负极电解液60mol/LL通过循环管路在储液罐及电池负极间循环流动。正极电解液为3mol/L的溴化钠溶液，络合剂溴化氮甲基乙基吗啉浓度为2.0mol/L,离子导电助剂氯化钠的浓度为4.0mol/L。分散剂聚乙烯吡咯烷酮的浓度为2.0mol/L，电子导电助剂BP2000与电解液质量比为0.05。正极灌装正极电解液10mol/LL。电池采用40mA/cm2,电流密度充放电，充电时间1h；放电截止电压为1.0V。电池效率及循环性能见图3。从图3中可以看出，对比例的电池电池电压效率为87%，电池能量效率为84%。实施例3正负极均采用36cm2碳毡（5mm厚度），中间以nafion膜为隔膜。负极电解液为2mol/L的溴化锌溶液，络合剂溴化氮甲基乙基吡咯烷浓度为0.8mol/L,离子导电助剂氯化钾的浓度为2.0mol/L。负极电解液60mol/LL通过循环管路在储液罐及电池负极间循环流动。正极电解液为4.0mol/L的溴化钠溶液，络合剂四丁基溴化铵浓度为0.1mol/L,离子导电助剂氯化钠的浓度为1.0mol/L，分散剂聚乙二醇的浓度为0.1mol/L，电子导电助剂superP与电解液质量比为0.1。正极灌装正极电解液10mol/L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锌溴单液流电池用正极电解液，其特征在于，所述电解液组分包含含溴离子主盐、络合剂、分散剂、离子导电助剂、电子导电助剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种锌溴单液流电池用正极电解液，其特征在于，所述电解液组分包含含溴离子主盐、络合剂、分散剂、离子导电助剂、电子导电助剂。


2.如权利要求1所述锌溴单液流电池正极电解液，其特征在于，所述溴离子主盐为溴化锌、溴化钠、溴化钾中的一种或多种；溴离子浓度为1.0-4.0mol/L。


3.如权利要求1所述锌溴单液流电池正极电解液，其特征在于，所述络合剂为含卤素离子的季铵盐，其包括四丁基溴化铵、溴化氮甲基乙基吡咯烷、溴化氮甲基乙基吗啉的一种或多种；络合剂浓度为0.1-2.0mol/L。


4.如权利要求1所述锌溴单液流电池正极电解液，其特征在于：所述分散剂为水溶性的有机物，其包括山梨糖醇、聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑建伟，应忠芳，
申请(专利权)人：陕西华银科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61