[发明专利]高体积容量液流电池系统

说明书

本发明公开了高体积容量液流电池系统，正极活性物质为阳离子不同的两种铁氰化物、两种~三种亚铁氰化物或两种~四种[DCNQI]₂X；正极活性物质为阳离子不同的铁氰化物、亚铁氰化物时，其阴离子浓度为1.1mol/L~1.6mol/L；正极活性物质为阳离子不同的[DCNQI]₂X时，其阴离子浓度为0.2mol/L~0.4mol/L；正极电解液储液罐内设有固体储能材料，固体储能物质由普鲁士蓝、普鲁士白的一种或两种组成。本发明高体积容量液流电池系统采用异离子效应与同电位能斯特电势驱动氧化还原靶向反应共同提升液流电池全电池体积容量的同时，更稳固了液流电池全电池的循环稳定性，使全电池拥有超长的循环寿命。

技术领域

本发明属于氧化还原靶向反应液流电池技术领域，特别是基于能斯特电势驱动的氧化还原靶向基铁硫液流电池领域，具体涉及高体积容量液流电池系统。

背景技术

可再生新能源发电由于清洁可持续而备受电力行业关注，但其不连续、不稳定的特性使其直接并网时将会对电网造成冲击损坏，可再生新能源发电配备储能装置可有效解决这一问题。液流电池由于安全性能高、容量功率分离、结构设计灵活、可扩展性强、响应速度快等优势成为目前最具有发展前景的大规模储能设备。

目前发展较为成熟的液流电池为全钒液流电池，但全钒液流电池存在高成本和低体积容量等问题，且低体积容量是阻碍液流电池发展重要原因。近年来，铁氰化物由于其高可逆性与循环稳定性被广泛研究，但以铁氰化物为活性物质的铁硫基液流电池受铁氰化物溶解度的限制使全电池体积容量处于劣势地位。

液流电池正负极侧体积容量的高低取决于活性物质在电解液中的溶解度大小，现有技术中正负极电解液中活性物质受限于自身溶解度导致液流电池体积容量低，为提高活性物质在液流电池正负极电解液中的溶解度，现有技术有采用混合酸提升钒液流电池硫酸氧钒的溶解度的方法，但是混合酸腐蚀性强，对器件要求高，成本高，寿命短；有采用固态悬浮液增加体积容量的方法，但是固态悬浮液需添加导电添加剂，反应速率慢，并且悬浮液粘度大，对泵的损害大，电池寿命短；有研发高溶解度的有机分子以增加液流电池的体积容量的方法，但是有机分子的稳定性差，进而造成电池循环性能差的问题，还有有机分子成本高的问题，并且有机分子多数溶解在有机溶剂中，有机溶剂易燃，安全性差。目前还有采用于电解液储液罐中添加固体储能材料增加单侧体积容量的技术。但现有技术或采用调节溶液pH保证活性物质与固体材料的电位相同，但这无疑增加了溶液腐蚀性，或采用在电解液中添加多种活性物质，实现对固体材料的氧化还原，但这增加了反应的复杂性，降低电压效率、降低循环稳定性。

并且目前用于储能的固体储能材料的比表面积小，固体储能材料不可能完全与溶液接触，从而造成固体储能材料利用率一般为40%~60%左右，即固体材料理论容量的40%~60%。

综合上述，液流电池的体积容量由于现有技术壁垒的局限难以实现质的飞跃，进而局限了液流电池的发展速度和广泛快速应用，亟待需要创新技术的出现，在保证液流电池高性能条件下，快速有效提升液流电池体积容量，助推液流电池的深化发展。

发明内容

为了达到上述目的，本发明实施例提供了高体积容量液流电池系统，采用异离子效应与同电位能斯特电势驱动氧化还原靶向反应共同提升液流电池全电池体积容量的同时，更稳固了液流电池全电池的循环稳定性，使全电池拥有超长的循环寿命，解决了现有技术中存在的液流电池成本高、体积容量低的问题。