[发明专利]一种可抑制枝状铅生成的电解液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可抑制枝状铅生成的电解液及其制备方法，铅单液流电池可抑制枝状铅生成的电解液为可溶性铅盐及其相应酸和适量的添加剂混合液，其中铅离子的浓度为1.8‑2.5mol/L，氢离子的浓度0.3‑0.9mol/L。该电解液可以平整负极铅的沉积形貌，有效的抑制负极枝状铅生成，避免了负极枝状铅从电极表面脱落，从而增大了铅单液流电池的充放电容量，提高了电池的库伦效率，延长电池的寿命。

技术领域

本发明属于铅单液流电池领域，涉及一种可抑制枝状铅生成的电解液，还涉及该可抑制枝状铅生成的电解液的制备方法。

背景技术

铅单液流电池主要是采用单一电解液，通过循环泵使电解液在储液槽和电堆之间循环往复流动。电极反应发生在电堆中的正负极表面。活性物质以固体的形式分别沉积在政府间表面，从而实现正负极活性物质分开，无需昂贵的质子交换膜，这样结构简单，成本低，运行可靠。即使失效时发生短路也无爆炸发生，且便于维护，使用寿命长等特点。另外失效时能够在现场实现再生的特性，以及在生产、运行管理过程中无污染物排放，所以铅单液流电池是一种环境友好的储能技术。目前铅单液流电池的电解液有四种体系(甲基磺酸铅/甲基磺酸、三氟甲基磺酸铅/三氟甲基磺酸、氟硼酸铅/氟硼酸以及高氯酸铅/高氯酸)，铅盐中的Pb²⁺以离子形式存在于电解液中。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、负沉积物发生还原、氧化反应生成Pb²⁺，重新溶解在电解液中，从而实现充放电循环使用。其电极反应原理如下所示：

正极：Pb²⁺+2H₂O-2e^-→PbO₂+4H⁺

负极：Pb²⁺+2e→Pb

总反应：2Pb²⁺+2H₂O→Pb+PbO₂+4H⁺

但在充电过程中，活性物质单质铅会以枝状晶的形式沉积在负极表面，容易在充放电循环过程中脱落，致使电池容量下降，库伦效率降低；且在循环过程中，枝状铅生长到一定程度可能会与正极相接触，导致电池短路失效，循环寿命缩短。

在这种形势下，通过在铅单液流电池的电解液中加入一种添加剂，以期改善铅单液流电池的循环使用性能，是完全必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种可抑制枝状铅生成的电解液，解决了现有技术中存在的枝状铅生长到一定程度导致电池短路失效，循环寿命缩短问题，可以有效的抑制负极枝晶形态，从而避免了电池在充电过程中的短路，延长电池的寿命。

本发明的目的是提供一种可抑制枝状铅生成的电解液的制备方法，同样解决了现有技术中存在的枝状铅生长到一定程度导致电池短路失效，循环寿命缩短问题，在充电过程中由于抑制负极枝晶形态，避免了负极枝晶掉落，从而增大铅液流电池的充放电容量，提高电池的循环效率。

本发明所采用的技术方案是，一种可抑制枝状铅生成的电解液，由可溶性铅盐及所述溶性铅盐相应的酸、去离子水和添加剂组成，可溶性铅盐为甲基磺酸铅、三氟甲基磺酸铅、氟硼酸铅、或高氯酸铅其中的一种，可溶性铅盐相应的酸为甲基磺酸、三氟甲基磺酸、氟硼酸、或高氯酸其中的一种。

本发明所采用另一个的技术方案是，一种可抑制枝状铅生成的电解液的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、配制含有可溶性铅盐及其相应酸的电解液；

步骤2、向步骤1所得电解液加入添加剂，定容得到可抑制枝状铅生成的电解液。

本发明的特点还在于：