[发明专利]一种镁离子液流电池

说明书

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，特别涉及一种镁离子液流电池。

背景技术

液流电池的核心原理是进行氧化还原反应，实现充放电过程的活性物质存储于电解液中，单电池或半电池电极只是作为发生反应的场所，而不是活性物质存储的地点。由于活性物质存储于电解液中，液流电池具有功率与容量分离、寿命长等优点。液流电池发展至今已有30多年历史，各国研究者通过变换两个氧化/还原电对，获得了多种可用的液流电池体系，液相储能电化学体系由早期的Cr/Fe和Ti/Fe体系，近年来又开发了全钒、钒/铈、全铬及第二代全钒(溴化钒)等体系，其中全钒体系在日本、加拿大、澳大利亚等国开始了初步的商品化进程。近年来随着钒价格节节攀升，全钒液流电池的成本日益增高，给其推广应用带来了难度，并且全钒液流电池的电解液在制造过程中会产生废气、粉尘和废水，尤其是含钒的硫酸废液处理不当会污染河流与地下水，对环境造成破坏。镁是一种化学电池电极材料，其理论比容量为2205mA·h/g，镁及几乎镁的所有化合物无毒或低毒，对环境友好，且价格低廉。近年来研制出的镁水电池等储备型干电池，均有其共同的技术瓶颈，即所谓的“电压滞后”现象，这主要是由于现有各类镁电池均以镁合金材料作为电池负极，由于镁的化学性质极其活泼，即使在大气环境中也会迅速氧化，在电池的电解液环境中更是会加剧镁负极的氧化速度，使其表面生成腐蚀产物或氧化膜。这层腐蚀产物或氧化膜相当于在镁负极与电解液之间建立了阻挡层，阻碍了电池反应，因此镁电池使用时必须一次性或者在较短的时间间隔内将其电量使用完，不能间歇使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可重复充电使用的镁离子液流电池。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种镁离子液流电池，包括：负极浆料罐、正极浆料罐、第一负极浆料输送管、第二负极浆料输送管、第一正极浆料输送管、第二正极浆料输送管、第一浆料循环泵、第二浆料循环泵、负极集流体、正极集流体及聚合物复合隔膜。

所述负极集流体内部设置有迂回分布的第一导流沟槽；所述负极集流体上设置有电池负极引线端；所述第一导流沟槽的一端通过所述第一负极浆料输送管与所述负极浆料罐的一端连接；所述第一导流沟槽的另一端通过所述第二负极浆料输送管与所述负极浆料罐的另一端连接；所述第一浆料循环泵设置在所述第一负极浆料输送管或所述第二负极浆料输送管上。

所述正极集流体内部设置有迂回分布的第二导流沟槽；所述正极集流体上设置有电池正极引线端；所述第二导流沟槽的一端通过所述第一正极浆料输送管与所述正极浆料罐的一端连接；所述第二导流沟槽的另一端通过所述第二正极浆料输送管与所述正极浆料罐的另一端连接；所述第二浆料循环泵设置在所述第一正极浆料输送管或所述第二正极浆料输送管上；

所述负极集流体和所述正极集流体分别设置在所述聚合物复合隔膜的两侧。

所述负极浆料罐内装有负极混合浆料；所述负极混合浆料由金属镁粉与含镁盐的有机溶剂配置而成，或所述负极混合浆料由镁合金粉与含镁盐的有机溶剂配置的浆料。

所述正极浆料罐内装有正极混合浆料；所述正极混合浆料由碳材料催化剂与含锂盐的有机液体电解质混合并被高纯氧气饱和配置而成，或所述正极混合浆料由碳负载催化剂与含锂盐的有机液体电解质混合并被高纯氧气饱和配置而成。

进一步地，还包括：负极端板、正极端板、第一密封垫片、第二密封垫片、第三密封垫片、第四密封垫片及螺栓。所述第一密封垫片设置在所述负极集流体与所述聚合物复合隔膜之间，所述第二密封垫片设置在所述正极集流体与所述聚合物复合隔膜之间。所述第三密封垫片设置在所述负极集流体的外侧，所述第四密封垫片设置在所述正极集流体的外侧。所述负极端板设置在所述第三密封垫片的外侧，所述正极端板设置在所述第四密封垫片的外侧；所述负极端板和所述正极端板通过所述螺栓固定在一起。

进一步地，所述正极端板和所述负极端板采用钢板或铝合金板制成；所述正极集流体和所述负极集流体采用石墨板或不锈钢板制成。

进一步地，所述镁盐为MgO、MgF₂、Mg(ClO₃)₂、MgB₂和MgSO₄中的至少一种。

进一步地，所述有机溶剂为EC、PC、DMC、DEC、EMC、DME、1,3-二氧环戊烷、链状二乙二醇二甲醚和链状二乙二醇二甲醚同系物中的至少一种。