[发明专利]一种锂离子液流电池

权利要求书

1.一种新型锂离子液流电池，包括正极集流层、负极集流层、正极反应腔、负极反应腔、隔离层、正极悬浮液和负极悬浮液，其中，正极悬浮液在正极反应腔内连续或间歇流动，负极悬浮液在负极反应腔内连续或间歇流动，构成正极反应腔的集流层为正极集流层，构成负极反应腔的集流层为负极集流层；其特征在于：所述正极集流层和负极集流层分别位于所述隔离层的两侧且与隔离层紧密接触，构成正极集流层、隔离层与负极集流层的夹心复合结构层；所述若干个夹心复合结构层按照相同极性集流层相对放置的顺序依次排列，其中，相邻两个正极集流层与正极集流层之间的间距大于零，它们之间的空隙构成正极反应腔，相邻两个负极集流层与负极集流层之间的间距也大于零，它们之间的空隙构成负极反应腔。

2.如权利要求1所述的锂离子液流电池，其特征在于：所述正极反应腔间距为0.1～10mm，优选为0.5～5mm，所述负极反应腔间距为0.1～10mm，优选为0.5～5mm。

3.如权利要求1所述的锂离子液流电池，其特征在于：所述正极集流层和/或负极集流层是厚度为0.01～1000μm的具有通孔结构的电子导电层，其通孔孔隙率为30%～99%，孔径范围10nm～2mm；

所述多孔电子导电层为导电填料与粘结剂的多孔混合物，其中，导电填料的质量分数不小于70%；所述导电填料是钛粉、铜粉、铝粉、银粉、富锂硅粉、富锂锡粉类金属合金导电颗粒，或者，所述导电填料是碳黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯中的一种或几种；所述粘结剂为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚腈、聚丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、改性聚烯烃、聚乙炔、聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚对苯撑乙烯及其衍生物、聚对苯及其衍生物、聚芴及其衍生物中的一种或几种；

或者，所述多孔电子导电层为具有通孔结构的金属导电层，所述金属导电层为金属丝或表面附有导电碳材料涂层的金属丝编织而成，网孔为方形、菱形或长方形；或者，所述金属导电层为具有通孔结构的多孔泡沫金属层；或者，所述金属导电层为多孔金属板或金属箔经机械冲压或化学腐蚀而成，网孔为圆形、椭圆形、半圆形、方形、六角形、三角形、菱形、梯形或不规格多边形，所述多孔金属板或金属箔用于正极集流层时为铝、合金铝、不锈钢、银、锡、镍或钛，优选为铝；所述多孔金属板或金属箔用于负极集流层时为铜、不锈钢、镍、钛、银、锡、镀锡铜、镀镍铜或镀银铜，优选为镀镍铜；进一步地，所述金属板或金属箔的表面涂覆有导电碳材料涂层；

或者，所述多孔电子导电层为涤纶多孔丝导电布、碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合导电布中的一种或几种；或者所述多孔电子导电层为表面涂覆导电碳材料涂层或者镀有金属薄膜的多孔有机材料，所述多孔有机材料包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯及其它耐电解液性能良好的有机物。

4.如权利要求1所述的锂离子液流电池，其特征在于：所述正极集流层和/或负极集流层为添加有如权利要求3中所述的导电填料的聚合物电解质层，其中，导电填料的质量分数不小于10%；所述聚合物电解质层为聚合物基体、液体有机增塑剂和锂盐三部分复合构成的凝胶聚合物电解质复合材料。

5.如权利要求1所述的锂离子液流电池，其特征在于：所述正极集流层和/或负极集流层为如权利要求3和权利要求4中所述集流层中的任意两种或几种复合组成的集流层。

6.如权利要求1所述的锂离子液流电池，其特征在于：所述隔离层为聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯或其它电子不导电的多孔聚合物材料；或者，所述隔离层为玻璃纤维无纺布、合成纤维无纺布、陶瓷纤维纸或其它电子不导电的无机非金属材料与有机聚合物的复合多孔材料；或者，隔离层的材料采用电子不导电的聚合物基体、液体有机增塑剂和锂盐三部分复合构成的凝胶聚合物电解质复合材料。

7.如权利要求1所述的锂离子液流电池，其特征在于：所述正极集流层或负极集流层与隔离层之间采用真空蒸镀、电镀、化学镀、流延、旋涂、喷涂、热压、丝网印刷、喷墨打印、粘接或机械压合等方法中的一种或几种进行复合，使正极集流层、隔离层和负极集流层能够形成紧密贴合的夹心复合结构层。