[发明专利]一种提高液流电池传输性能的方法及液流电池

说明书

本发明公开了一种提高液流电池传输性能的方法及液流电池，该方法将低共熔溶剂电解液液流电池置于超声波发生器中，使电解液中的带电离子在超声波的空化作用下，提高离子运动速率，提高液流电池的电导率；该液流电池包括正极储液罐、负极储液罐、第一机械泵、第二机械泵、超声波发生器、离子交换膜、负极电极、正极电极、第一集流板、第二集流板、第一端板、第二端板。本发明通过外加超声波调节低共熔溶剂电解液的化学物理特性，增大液流电池电解液中离子的扩散系数，有效解决现有的低共熔溶剂电解液存在因其粘度高而致使电池功率密度低的问题，进而提高电池的能量效率及功率密度。

技术领域

本发明属于电化学储能中的液流电池技术领域，特别是涉及一种提高液流电池传输性能的方法及液流电池。

背景技术

液流电池的概念是于1974年首次提出。当前文献中报道最多的为水系液流电池，研究最多的如铁/铬液流电池、全钒液流电池和溴化物/多硫化物液流电池等。近年来液流电池技术因其运行安全可靠、环境友好、设计和安置灵活、能量效率高，启动速度快前期成本低等优点成为目前具有良好前景的适合在大规模储能方面应用的技术。

随着近年来的不断发展，针对水系液流电池的研究具有了很大的突破，以全钒液流电池为例的一系列水系液流电池也已经在商业中获得了应用，但是由于水的电化学分解的影响，水系液流电池存在电化学窗口较窄(2V)等问题，这在一定程度上限制了其进一步的发展。为了克服水系液流电池的缺点，研究者提出了使用非水溶剂，非水系液流电池中常用的非水溶剂主要包括有机溶剂和离子液体，它们都能提供宽的电化学窗口及高稳定性，但有机溶剂具有挥发性、毒性和易燃性，离子液体合成步骤复杂，成本高等问题限制了它们大规模的应用。

因此我们使用了一种低成本的非水系溶剂，即低共熔溶剂(deep eutecticsolvent,简写为DES)，是由一定化学计量比的氢键受体，如季铵盐，和氢键给体，如酰胺、羧酸和多元醇等化合物，组合而成的两组分或三组分低共熔混合物，其熔点显著低于各个组分纯物质的熔点。因其具有宽的电化学窗口、挥发性低、热稳定性高、导电性能好、无毒且不易燃、方便存储以及环境友好等一系列优点，近年来受到电化学相关领域学者的广泛关注。但由于低共熔溶剂本身较大的粘度，使得离子运动受到的阻力过大，不利于活性离子在其中的传输，从而限制了其应用范围。

通过对电解液进行研究从而起到提高电池性能的作用，如专利申请号CN202010201470.X、CN201911406785.1、CN202010071203.5等提出了新的制备液流电池正负极电解液的方法，CN202010107194.0提出了通过外加磁场达到提升电池性能的目的。

超声波在多个领域都有着广泛的应用，而液流电池方面的应用很少。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供了一种提高液流电池传输性能的方法及液流电池，通过外加超声波调节低共熔溶剂电解液的化学物理特性，增大液流电池电解液中离子的扩散系数，有效解决现有的低共熔溶剂电解液存在因其粘度高而致使电池功率密度低的问题，进而提高电池的能量效率及功率密度。

本发明所采用的技术方案是：

一种提高液流电池传输性能的方法，将低共熔溶剂电解液液流电池置于超声波发生器中，使电解液中的带电离子在超声波的空化作用下，提高离子运动速率，提高液流电池的电导率。

进一步地，所述超声波发生器所产生的超声功率为1W～300W。

进一步地，所述超声波发生器的超声频率为20kHz～100kHz。

进一步地，所述超声波间断性加入或使用脉冲发生器控制超声工作时间。

进一步地，所述超声波发生器工作1分钟～20分钟，停止1分钟～20分钟间断性加入。