[发明专利]一种锌镍双液流电池

说明书

一种锌镍双液流电池，该电池包括一节单电池或两节以上单电池串联而成的电堆、正极电解液储罐、负极电解液储罐、正负极循环管路、泵；单电池包括依次叠合的正极端板、正极集流体、电极框、电极框、正极、电池隔膜、电极框、负极、负极集流体、负极端板；其中正极、负极均为柔性电极，正、负极电解液相同，均为含可溶性锌盐的碱性水溶液。该电池具有结构简单、能量密度高、功率密度高、加工及制造工艺简单的优点。

技术领域

本发明涉及液流电池技术领域，具体涉及一种锌镍液流电池。

技术背景

锌镍液流电池是一种新型的低成本、高效率、环境友好型的液流电池，具有能量密度和电流效率高、装置简单易操纵、使用寿命长、成本低廉等优点，主要应用于电网调峰、风能和太阳能等可再生能源发电、电动汽车等领域。

传统锌镍单液流电池的缺点：1、正极为烧结式氧化镍电极,负极为镍箔上的沉积锌电极,电解液为1.0M ZnO+0.5M LiOH+10M KOH水溶液，且正负极之间没有隔膜。由于该电池无隔膜，导致该电池无法实现多节串联，在同一种、无物理阻隔且导通的流动电解液中，各节电池之间只能以并联的方式连接2、因为传统的锌镍单液流电池正极材料导电性差，电流无法从电极厚度方向导通，导致其不能使用全钒、锌溴等双电池结构运行，使得电池无法实现多节串联。3、传统锌镍单液流电池由于受限于负极材料(析氢过电位低、且不溶于碱的金属)，负极发生副反应的几率大大增加(析出氢气)，电池在长时间静置时，负极生成的锌单质会再次溶解到电解液中，使得电池再开启时，负极由于没有析氢过电位较高的锌金属而发生析氢副反应，使用时氢气的生成增加了电池的危险性。4、受限于电池整体结构，传统锌镍单液流电池正极容量过低，导致电池容量受限。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，采用双液流电池的结构，通过在正负极之间加离子交换膜或者多孔传导膜，构筑正负极分别流动的电解液体系，使得电池实现在单节基础上进行多节串联，每节之间正负极电解液分别流动而不互混，阻止漏电以及短路情况发生。同时，通过使用把碳毡封闭在密闭空间内的结构来做成电池负极，阻止了电池每次开启时发生的析氢副反应，提高了电池寿命的同时也提高了电池的安全性。电池正负极使用同一种电解液，电解液可以通过离子交换膜任意互混而不影响电池性能。

为实现上述目的，本发明具体采用的技术方案如下：

一种锌镍双液流电池，该电池包括一节单电池或两节以上单电池串联而成的电堆、正极电解液储罐、负极电解液储罐、正负极循环管路、泵；单电池包括依次叠合的正极端板、正极集流体、电极框、电极框、正极、电池隔膜、电极框、负极、负极集流体、负极端板；正极电解液储罐中的正极电解液经泵流经正极，负极电解液储罐中的负极电解液经泵流经负极；其中正极为碳毡作为基体、基体上涂敷有正极活性物质，涂敷0.5g/cm²～1g/cm²，正极活性物质组成为氢氧化镍；负极为柔性电极，正负电解液相同，均为含可溶性锌盐的碱性水溶液。

负极柔性电极为碳毡。

正负极电解液中碱为Ba(OH)₂、NaOH、KOH、LiOH中的一种或两种以上，优选KOH,可溶性锌盐中锌离子浓度为0.4mol/L～0.5mol/L，碱性水溶液浓度为4mol/L～7.5mol/L。

正、负极被封闭于电极框内，电极框厚度2.5-4mm；碳毡正极被封闭在由PVC材料所制作的电极框内，电极厚度4-5mm。电池隔膜为离子传导膜。

电池正负极内部的电解液分别通过循环泵进行自循环，分别在正负极外部加装电解液储存罐。正负极使用同一种电解液。

本发明的有益效果如下：

1本发明正极采用柔性电极作为基体，其上涂覆有氢氧化镍活性物质，使得电池正极容量相比于传统锌镍单液流电池正极大幅提高，导致电池容量大幅提高。