[发明专利]一种水系半液流电池

权利要求书

1.一种水系半液流电池，其特征在于：所述的水系半液流电池以高正电位的水溶性邻菲罗啉铁配合物作为正极，以低负电位的碳纳米角/聚酰亚胺复合物作为固体负极，以醋酸水溶液作为电解液，以全氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物作为隔膜；

所述碳纳米角/聚酰亚胺复合物固体负极包括：碳纳米角/聚酰亚胺、石墨烯、聚偏氟乙烯和集流体；

所述碳纳米角/聚酰亚胺的制备方法为：以酸二酐、胺和碳纳米角为原料，通过一步聚合的方式制备碳纳米角/聚酰亚胺；

采用等离子体电解法制备碳纳米角，具体为先取50mg高纯石墨，加入200mL 3mol L^-1的HNO₃，于180℃下回流12h，多次离心和洗涤后，将制得的碳量子点分散在乙醇或者丙酮溶液中，以铂片作为电极，利用等离子体电解法恒电位电解在乙醇或者丙酮溶液中的碳量子点，利用等离子体的高温和大量自由电子特性，制备高分散性的碳纳米角；

在正极电解液中加入醋酸，使溶液的pH值在2～6。

2.根据权利要求1所述的水系半液流电池，其特征在于：所述碳纳米角/聚酰亚胺复合物固体负极的制备方法为：按照质量比将碳纳米角/聚酰亚胺、石墨烯和聚偏氟乙烯均匀混合，然后以辊压的方式与集流体相结合；其中，碳纳米角/聚酰亚胺的含量为负极总质量的90％，石墨烯含量为负极总质量的5％，聚偏氟乙烯含量为负极总质量的5％；集流体为碳布、导电石墨网或不锈钢网中的一种或几种的复合物。

3.根据权利要求1所述的水系半液流电池，其特征在于：所述碳纳米角/聚酰亚胺的制备方法为：先将等摩尔比的酸二酐和胺共同加入溶剂NMP中，再加入2％～20％碳纳米角，然后于150～220℃下加热回流2～10h；待上述反应物冷却后进行反复洗涤和抽滤，真空干燥后再在氮气保护下于200～400℃下热处理5～15h，冷却后得到碳纳米角/聚酰亚胺。

4.根据权利要求3所述的水系半液流电池，其特征在于：所述酸二酐为萘四甲酸二酐、3,3,4,4’—二苯甲酮四酸二酐、环戊四酸二酐、联苯四甲酸二酐、顺丁烯二酸酐中的一种或几种的复合物。

5.根据权利要求4所述的水系半液流电池，其特征在于：所述胺为尿素、乙二胺、三聚氰胺、三乙胺、二乙烯三胺、异佛尔酮二胺中的一种或几种的复合物。

6.一种根据权利要求1所述的水系半液流电池的应用，其特征在于：所述水系半液流电池用于新能源并网、电网调峰领域。