[发明专利]高性能液流电池组

权利要求书

1.一种液流电池组，所述液流电池组包含：

至少一个电池，所述至少一个电池包含正的半电池中的低电阻正极和负的半电池中的低电阻负极；和

泵，所述泵用于使电解液循环通过所述负的半电池的流动通道，其中所述泵和所述通道经配置以提供所述电解液在接近沉积表面的沉积区域中的高速率混合；

其中所述电解液的金属离子浓度大于所述电解液中金属离子的平衡饱和浓度。

2.如权利要求1所述的液流电池组，其中所述沉积区域中的所述电解液的传质系数足以维持接近所述沉积表面的金属离子的电解液浓度，以获得金属在所述沉积表面上的实质上均匀沉积。

3.如权利要求1所述的液流电池组，其中所述电解液具有足够高的金属离子浓度，以在所述沉积表面上获得维持充电周期期间的所述均匀高电流密度的沉积速率。

4.如权利要求1所述的液流电池组，其中所述电解液的锌在4N NaOH中的溶解度大于0.37M。

5.如权利要求1所述的液流电池组，其中流经所述流动通道的所述电解液的流动为湍流。

6.如权利要求1所述的液流电池组，其中所述流动通道的舍伍德数近似大于21。

7.如权利要求1所述的液流电池组，所述液流电池组进一步在所述流动通道中包含至少一个混合元件。

8.如权利要求7所述的液流电池组，其中所述混合元件选自由以下组成的群组：线、圆锥体阵列、角锥体阵列、泡沫、网孔和管子。

9.如权利要求1所述的液流电池组，所述液流电池组进一步包含液流平静结构，所述液流平静结构定位于所述负的半电池的所述流动通道之后的所述电解液管路中。

10.如权利要求1所述的液流电池组，其中所述液流电池组为ZnFe液流电池组。

11.一种给液流电池组充电的方法，所述方法包含：使电解液循环通过所述液流电池组中负的半电池的流动通道，其中所述流动通道经配置以提供所述电解液在接近所述负的半电池的沉积表面的金属沉积区域中的高速率混合。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述电解液的金属离子浓度大于所述电解液中所述金属离子的平衡饱和浓度。

13.如权利要求11所述的方法，所述方法进一步包含：在所述液流电池组的低电阻正极和低电阻负极上提供均匀的高电流密度，所述高电流密度穿越接近所述负的半电池的所述沉积表面的所述金属沉积区域。

14.一种ZnFe液流电池组，所述ZnFe液流电池组包含：

至少一个电池，所述至少一个电池包含正的半电池中的低电阻正极和负的半电池中的低电阻负极；

泵，所述泵用于使电解液循环通过所述负的半电池的流动通道，其中所述泵和所述通道经配置以提供所述电解液在接近沉积表面的沉积区域中的高速率混合；

其中所述电解液的锌金属离子浓度大于所述电解液中所述锌金属离子的平衡饱和浓度，并且其中所述沉积区域中的所述电解液的传质系数足以维持接近所述沉积表面的锌金属离子的电解液浓度，以获得锌金属在均匀的高电流密度下在所述沉积表面上的实质上均匀沉积。

15.如权利要求1或14所述的液流电池组，其中所述均匀的高电流密度大于70mA/cm²。