[发明专利]一种铅液流电池耐季候性的电解液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铅液流电池耐季候性的电解液及其制备方法，电解液为氟硼酸铅、氟硼酸和硼酸的混合液，其中氟硼酸铅的浓度为2‑3mol/L，氟硼酸的浓度为0‑1mol/L，硼酸的浓度为0.1‑0.5mol/L和适量的添加剂。该电解液可以使铅液流电池在‑50℃～60℃的温度范围循环使用，库伦效率基本在90％以上，能量效率在70％以上，能量密度在35Wh/L左右。

技术领域

本发明属于铅液流电池技术领域，涉及一种铅液流电池耐季候性的电解液，还涉及铅液流电池耐季候性的电解液的制备方法。

背景技术

铅液流电池是以可溶性铅离子作为电解液，目前主要以酸性甲基磺酸铅为电解液。在充电时可溶的Pb²⁺分别在正、负极上发生氧化、还原反应生成PbO₂和Pb并沉积在电极表面，放电时正、负沉积物发生氧化、还原反应生成Pb²⁺溶解在电解液中，从而实现充放电循环使用：

其具体反应原理如下：

正极：Pb²⁺+2H₂O-2e→PbO₂+4H⁺，E₀＝1.455V；

负极：Pb²⁺+2e→Pb，E₀＝-0.126V；

总反应：2Pb²⁺+2H₂O→Pb+PbO₂+4H⁺；

铅液流电池因具有不使用离子交换膜等昂贵材料，结构简化，维护简单方便等优点，致使生产维护成本低廉，具有很大的发展前景。但是该铅液流电池适用温度范围在-10℃～30℃之间，对于一些恶劣条件如西北及东北边疆地区，冬季温度低于40℃以下，西北沙漠地区夏季温度高于50℃以上，该液流电池会出现低温结冰、高温析氧副反应严重现象，致使放电效率骤降或停止使用。

在这种形势下，研发适用于铅液流电池的耐季候性电解液和相应制备方法，以期改善该液流电池在恶劣条件下的循环使用性能，是完全必要的。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种铅液流电池耐季候性的电解液，解决了现有技术中存在的铅液流电池目前存在适用温度范围窄的问题。

本发明的另一个目的是提供一种铅液流电池耐季候性的电解液的制备方法，同样解决了现有技术中存在的铅液流电池目前存在适用温度范围窄的问题。

本发明所采用的第一个技术方案是，一种铅液流电池耐季候性的电解液，包括铅液流电池的电解液为耐季候性电解液，耐季候性电解液由氟硼酸铅、氟硼酸、硼酸、去离子水和添加剂组成。

本发明所采用的另一个技术方案是，一种铅液流电池耐季候性的电解液的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、配制含有氟硼酸铅、氟硼酸及硼酸的新电解液；

步骤2、步骤1所得新电解液加入添加剂，定容得到铅液流电池的耐季候性电解液。

本发明的特点还在于：

耐季候性电解液中氟硼酸铅的浓度为2-3mol/L，氟硼酸的浓度为0-1mol/L，硼酸的浓度为0.1-0.5mol/L。

耐季候性电解液中添加剂由氟化钠和碳酸钴以10：1的摩尔比组成，耐季候性电解液中氟化钠的浓度为0.01-0.1mol/L，碳酸钴的浓度为0.001-0.01mol/L。

步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、依次将氟硼酸铅与硼酸溶解到去离子水中，搅拌至澄清，得到电解液；