[发明专利]一种锌溴单液流电池用正极电解液

说明书

本发明涉及锌溴单液流电池用电极技术领域，尤其涉及一种锌溴单液流电池用正极电解液。所述电解液组分包含含溴离子主盐、络合剂、分散剂、离子导电助剂、电子导电助剂。本发明提出了一种新型的锌溴单液流电池用正极电解液，电解液组分除了包含含溴离子主盐、络合剂、离子导电助剂，还加入了分散剂和电子导电助剂用以解决溴单质络合物团聚以及电子导电能力不足的问题。其中，有机的水溶性分散剂的加入，可以使得溴单质络合物与电解液之间具有良好的相容性。保证了溴单质络合物在电解液中的均匀分布。电子导电助剂的加入增加了电解液的电子导电能力，改善了由于电解液不流动所带来的电池反应速率降低的问题。

技术领域

本发明涉及锌溴单液流电池用电极技术领域，尤其涉及一种锌溴单液流电池用正极电解液。

背景技术

锌溴液流电池相比全钒液流电池具有高能量密度、低成本的优点。锌溴液流储能电池理论开路电压1.80 V左右，理论能量密度430 Wh/kg。锌溴液流电池正负极由隔膜分开，两侧电解质溶液均为ZnBr₂溶液。在动力泵的作用下，电解质溶液在储液罐和电池构成的闭合回路中进行循环流动。正负极电极对之间的电势差是发生反应的动力，锌溴液流电池的电极反应为：

正极：2Br^- ↔ Br₂ + 2e （E^θ = 1.076 V）

负极：Zn²⁺ + 2e ↔ Zn （E^θ = -0.76 V）

锌溴电池正极的溴环境污染及渗透是制约锌溴液流电池实用化及产业化的关键问题。电池充电时产生的溴单质无法在放电阶段完全变成溴离子，一方面造成后续循环的电池库伦效率下降，另一方面容易导致正极溴单质浓度过高，渗透到环境中造成污染，因此锌溴单液流电池技术被提出。

锌溴单液流电池的正极采用全密封结构，溴单质密封在正极中，不参与电解液的流动，可以缓解循环管路的腐蚀危险。但是正极电解液不流动也带了一些问题：1、正极反应生成的溴单质与络合物结合生成溴单质络合物。该络合物不溶于电解液，造成溴单质络合物在局部的聚集，导致浓差极化增大，反应不均匀等问题；2、相比电解液流动的传统锌溴液流电池，溴单质络合物与电极表面的接触位点降低，导致电极的电子导电能力不足以满足远离电极表面的溴单质络合物的反应要求。

发明内容

发明的目的：为了提供一种效果更好的锌溴单液流电池用正极电解液，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：

本发明进一步技术方案在于：所述电解液组分包含含溴离子主盐、络合剂、分散剂、离子导电助剂、电子导电助剂。

本发明进一步技术方案在于：所述溴离子主盐为溴化锌、溴化钠、溴化钾中的一种或多种；溴离子浓度为1.0-4.0 mol/L。

本发明进一步技术方案在于：所述络合剂为含卤素离子的季铵盐，其包括四丁基溴化铵、溴化氮甲基乙基吡咯烷、溴化氮甲基乙基吗啉的一种或多种；络合剂浓度为0.1-2.0 mol/L。

本发明进一步技术方案在于：所述分散剂为水溶性的有机物，其包括山梨糖醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一种或多种；分散剂的浓度为0.1-2.0mol/L。

本发明进一步技术方案在于：所述离子导电助剂为含卤素离子的水溶性盐，其包括氯化钾、碘化钾、氟化铵的一种或多种；卤素离子浓度为1.0-4.0 mol/L。

本发明进一步技术方案在于：所述电子导电助剂为纳米碳材料，其包括乙炔黑、BP2000、super P中的一种或多种；电子导电助剂与电解液溶液之间的质量固液比为0.01-0.1。