[发明专利]水系有机液流电池

说明书

本发明公开了一种水系有机液流电池，包括正极、负极、电解液，电解液包括正极电解液和负极电解液；其中，正极电解液包括含有正极电活性物质的水溶液；正极电活性物质包括含有至少一个亲水基团的四硫富瓦烯衍生物；负极电解液包括含有负极电活性物质的水溶液。

技术领域

本发明属于可再生能源存储技术领域，具体涉及一种水系有机液流电池。

背景技术

风、光等清洁可再生能源发电具有波动性和不连续性，储能技术可以解决此类问题，调节电力系统的供需平衡，从而使大规模风电光伏设施顺畅地并入电网。液流电池作为一种高容量、低成本的新型电化学储能设施，具备能量和功率可以独立调控的独特优势。传统的液流电池主要过渡金属作为电活性材料，存在金属储量有限、电解液腐蚀性强、跨膜渗透严重和动力学慢等缺点。

水系有机液流电池采用水溶性有机电活性分子作为电解质，具备原料来源丰富、性能高度可调的优点，具有更加广阔的应用前景。然而，目前关于有机电解质的研究大多集中于负极材料，正极材料的研发远远落后，已开发的种类仅限于二茂铁、TEMPO等，且两种电解质都存在易降解的问题，不能满足实际应用的要求，亟需开发更多高性能的潜力分子。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种水系有机液流电池，以期至少部分地解决上述技术问题。

作为本发明的一个方面，本发明提供了一种水系有机液流电池，包括正极、负极、电解液，电解液包括正极电解液和负极电解液；其中，正极电解液包括含有正极电活性物质的水溶液；正极电活性物质包括含有至少一个亲水基团的四硫富瓦烯衍生物；负极电解液包括含有负极电活性物质的水溶液。

根据本发明实施例，四硫富瓦烯衍生物，包括结构式A～结构式D所示化合物中的至少一种：

结构式A：

结构式B：

结构式C：

结构式D：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄为H、-COOH、-COOK、-NH₂、-N(CH₃)₃⁺、-CH₂N(CH₃)₃⁺、-OH、-SH、-OCH₃、-N(CH₃)₂、-CH₃、-CONH₂、-PO₃H₂、-SO₃H、-PO₃K、-PO₃Na、-PO₃NH₄、-SO₃K、-SO₃Na、SO₃NH₄-CONH(CH₂)₂NH₂、-X、-(CH₂OCH₂)_nCH₂OH中的一种或多种；

其中，n为自然数1～9。

根据本发明实施例，正极、负极均包括电极，其中，电极包括碳毡、碳纸、碳布、炭黑、活性炭纤维、活性炭颗粒、石墨烯、石墨毡、玻璃碳材料中的一种或多种。

根据本发明实施例，正极电活性物质的摩尔浓度包括0.05～3mol/L。