[发明专利]A20型号高能量密度电池及其正负极电解液和制备方法

权利要求书

1.一种A₂₀型号高能量密度电池，包括离子交换膜、正负极、正负极电解液，其特征是：所述负极电解液的活性物质为K₃Fe(CN)₆，其恒定的pH以六亚甲基四胺-盐酸来维持，且与之对应的负极固态储能材料为普鲁士蓝Fe₄[Fe(CN)₆]₃；正极电解液活性物质为Fe(4m6’hbpy)₃Cl₂，其恒定的pH以氨基乙酸-盐酸来维持，且与之对应的正极固态储能材料为普鲁士蓝Fe₄[Fe(CN)₆]₃；通过中间体K₃Fe(CN)₆与Fe(4m6’hbpy)₃Cl₂的氧化还原来实现电子/电荷在正负电极与固体储能材料Fe₄[Fe(CN)₆]₃之间的传递。

2.根据权利要求1所述的一种A₂₀型号高能量密度电池，其特征是：负极电解液的pH为5.0—7.0；正极电解液的pH为1.5—2.5。

3.根据权利要求1所述的一种A₂₀型号高能量密度电池，其特征是，所述负极电解液的组成为：0.02-0.8M K₃Fe(CN)₆+0.02-1.6M C₆H₁₂N₄/HCl+0.02-1.6M NaCl。

4.根据权利要求1所述的一种A₂₀型号高能量密度电池，其特征是，所述正极电解液的组成为：0.02-0.8M Fe(4m6’hbpy)₃Cl₂+0.0002-0.08M C₂H₅NO₂/HCl+0.02-1.6M NaCl；其中，4m6’hbpy为4-甲基-6’-羟基-2,2’-联吡啶，结构式如下：

5.根据权利要求1所述的一种A₂₀型号高能量密度电池，其特征是：电池单体的正、负极选用碳毡、石墨毡、石墨板、石墨纸或碳布惰性材料；离子交换膜把电池单体分隔为正极室、负极室和中间的氯化钠电解液室三部分，氯化钠电解液浓度为0.5—1.5M，正极在正极室中，负极在负极室中；所述离子交换膜选用阳离子交换膜和阴离子交换膜，阳离子交换膜在负极一侧，阴离子交换膜在正极一侧。

6.根据权利要求1所述的一种A₂₀型号高能量密度电池，其特征是：电池单体的正、负极标准电势差为0.65V。

7.根据权利要求1所述的一种A₂₀型号高能量密度电池，其特征是：电极反应如下，

负极反应：

正极反应：

8.一种A₂₀型号高能量密度电池正负极电解液，包括正极电解液和负极电解液，其特征是，所述负极电解液的组成为：0.02-0.8M K₃Fe(CN)₆+0.02-1.6M C₆H₁₂N₄/HCl+0.02-1.6MNaCl；

所述正极电解液的组成为：0.02-0.8M Fe(4m6’hbpy)₃Cl₂+0.0002-0.08M C₂H₅NO₂/HCl+0.02-1.6M NaCl；其中，4m6’hbpy为4-甲基-6’-羟基-2,2’-联吡啶，结构式如下：