[发明专利]一种锂双液流电池

权利要求书

1.一种锂双液流电池，包括多孔正极集流体、正极反应腔、隔膜、金属锂负极板、负极反应腔、正极悬浮液和负极电解液；其特征在于：所述隔膜为多孔隔膜，所述锂双液流电池的隔膜一侧设置多孔正极集流体且二者紧密接触，采用多孔正极集流体两两相对、隔膜两两相对的方式放置，相邻两个多孔正极集流体之间的间隙形成正极反应腔，相邻两个隔膜之间的间隙形成负极反应腔，若干正极反应腔和负极反应腔依次交错叠加；正极反应腔内充满连续或间歇流动的正极悬浮液；所述金属锂负极板位于负极反应腔内，金属锂负极板与隔膜之间的距离大于零，在金属锂负极板与隔膜之间充满连续或间歇流动的负极电解液并且所述负极电解液中含有微米或纳米颗粒的添加剂，通过微米或纳米颗粒的添加剂在流动状态下对金属锂表面形成的冲刷作用抑制锂枝晶的生长，连续或间歇流动的负极电解液对隔膜进行反向施压和冲刷，并且负极电解液流出负极反应腔后经过外部过滤器的过滤再次返回负极反应腔。

2.如权利要求1所述的锂双液流电池，其特征在于：所述多孔正极集流体之间的间隙形成正极反应腔，隔膜之间的间隙形成负极反应腔，正极反应腔高度为0.5～20mm，负极反应腔高度为0.5～10mm，金属锂负极板位于负极反应腔内，金属锂负极板与隔膜之间的间隙大于0小于1000μm；金属锂负极板与隔膜之间的间隙内充满负极电解液，负极电解液与隔膜形成固液复合的双膜结构。

3.如权利要求2所述的锂双液流电池，其特征在于：所述正极反应腔高度为5mm。

4.如权利要求2所述的锂双液流电池，其特征在于：所述负极反应腔高度为3mm。

5.如权利要求1所述的锂双液流电池，其特征在于：所述金属锂负极板通过在负极集流体两侧设置金属锂形成，其中金属锂的厚度为0.2～2mm，负极集流体与金属锂直接施加外力压合，或通过导电胶粘接，或在四周边缘位置通过绝缘片进行粘接或热压固定；其中，负极集流体为耐电解液腐蚀的电子导电体，所述电子导电体为导电金属板、金属箔、金属网或导电布，厚度为0.1～1mm，所述导电金属板、金属箔或金属网的材质包括铜、不锈钢、镍、钛、银、锡、镀锡铜、镀镍铜、镀银铜，进一步地，所述金属板、金属箔或金属网的的表面涂覆有导电碳材料涂层；所述导电布为碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合导电布或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、聚四氟乙烯中的一种或几种混合。

6.如权利要求1所述的锂双液流电池，其特征在于：所述隔膜与多孔正极集流体紧密接触，多孔正极集流体与隔膜之间采用真空蒸镀、电镀、化学镀、流延、旋涂、喷涂、热压、丝网印刷、喷墨打印、粘接、机械压合的方法进行复合，使多孔正极集流体和隔膜能够紧密贴合。

7.如权利要求1所述的锂双液流电池，其特征在于：所述若干正极反应腔和负极反应腔依次交错叠加，正极悬浮液在正极反应腔内连续或间歇流动，与位于负极反应腔内的负极电解液形成双液流结构。

8.如权利要求1所述的锂双液流电池，其特征在于：所述多孔正极集流体是厚度为0.01～1000μm的具有通孔结构的电子导电层，其通孔孔隙率为30％～90％，孔径范围10nm～2mm，所述多孔正极集流体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％；或者，所述多孔正极集流体为具有通孔结构的金属导电层，所述金属导电层为铝、合金铝、不锈钢、银、锡或钛，进一步地，所述金属导电层表面涂覆有导电碳材料涂层，所述通孔为方形或菱形，目数50～1000目；或者，所述多孔正极集流体为碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合导电布、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、聚四氟乙烯中的一种或几种混合；或者，所述多孔正极集流体为添加有上述导电填料的聚合物电解质层，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；或者，所述多孔正极集流体为上述几种集流体中的任意几种所组成的复合集流体。

9.如权利要求1所述的锂双液流电池，其特征在于：所述多孔隔膜为通用隔膜，采用电子不导电的聚合物材料中的一种，或者采用电子不导电的微孔无机非金属材料中的一种，或者，所述多孔隔膜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。