[发明专利]一种多卤化物-铬液流电池

说明书

本发明公开了一种多卤化物‑铬液流电池，包括电化学反应池，正极电解液储液罐，负极电解液储液罐，容量再生装置，驱动装置和循环管路；所述电化学反应池由一节或多节单电池串联而成，所述单电池包括正极集流体、正极、隔膜、负极和负极集流体，其特征在于：所述负极电解液中含有负极氧化还原电对Br^‑/Br₂Cl^‑，正极电解液中含有正极氧化还原电对二价铬离子/三价铬离子。本发明的有益效果是能量密度高、成本低、充放电性能高、循环寿命长、运行温度区间广等优势，在固定式大规模储电领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于一种多卤化物-铬液流电池，涉及一种多卤化物-铬液流电池。

背景技术

近年来，以水能、风能、太阳能等为代表的可再生能源取得了极大的发展。但由于可再生能源发电具有不连续、不稳定、不可控的非稳态特性，在实际应用中大规模并入电网会给电网的安全、稳定运行造成严重冲击，规模化发展可再生能源建设智能电网必须有先进的储能技术作为必要的支撑。因此，大功率、高容量、低成本的储能技术是推进能源结构调整，普及风能、太阳能等可再生能源的关键技术。作为新一代储能技术，液流电池技术在近些年发展迅速，因其能量、功率分开设计，可扩展性好，安全性高，循环寿命长等突出优势，已经成为大规模储电技术中最有前景的技术之一。液流电池通过溶解态的可变价活性物质发生氧化还原反应，进行电子的得失，来实现电能和化学能的可逆转化。充电时，正极发生氧化反应，活性物质价态升高，失去电子，电子通过外电路传导到负极；负极发生还原反应，获得外电路传导来的电子，活性物质价态降低。放电时则过程相反。与传统的基于固体活性物质的二次电池不同，液流电池的电极均为惰性电极，仅为电化学反应提供反应场所，而活性物质通常以离子形式溶于电解液中，正极和负极电解液分别储存在外部的正负极储液罐里，通过泵和管路系统输送到电化学反应池中进行充电或者放电。目前发展较为成熟的钒液流电池技术，因其活性物质钒提炼工艺繁琐、价格高，电池运行温度区间窄，电解液能量密度较低等缺点，导致电池系统总体造价高昂，使其大规模的推广应用受到限制。另一种较为成熟的铁铬液流电池技术，虽然采用了非常廉价的铁和铬作为活性物质，成本较低，但其能量密度受限于正极二价铁离子的溶解度，其溶解度较低，仅为1.4mol/L左右，且二价铁/三价铁电位较低，电池输出电压仅为1.0V左右，导致铁铬液流电池电解液能量密度仅为18Wh/L左右，制约其商业化发展。因此，亟需发展一种性能高、成本低、能量密度高、经济竞争力强的新型液流电池储能技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多卤化物-铬液流电池，解决了现有液流电池活性物质成本高，能量密度低，难以推广应用的问题。本发明的有益效果是能量密度高、成本低、充放电性能高、循环寿命长、运行温度区间广等优势，在固定式大规模储电领域具有广阔的应用前景。

本发明所采用的技术方案是包括电化学反应池，正极电解液储液罐，负极电解液储液罐，容量再生装置，驱动装置和循环管路；所述电化学反应池由一节或多节单电池串联而成，所述单电池包括正极集流体、正极、隔膜、负极和负极集流体，其特征在于：所述负极电解液中含有负极氧化还原电对Br^-/Br₂Cl^-，正极电解液中含有正极氧化还原电对二价铬离子/三价铬离子。

进一步地，充电时，正极电解液和负极电解液分别经由泵从正极电解液和负极电解液储液罐送至正极和负极，正极电解液中的Br^-离子在正极氧化为Br₂Cl^-多卤离子，负极电解液中的三价铬离子在负极还原为二价铬离子；放电时，Br₂Cl^-多卤离子在正极还原为Br^-离子，并溶于正极电解液中经由泵回到正极储液罐中，二价铬离子在负极氧化为三价铬离子，并溶于负极电解液中经由泵回到负极储液罐中。