[发明专利]一种基于金属有机配合物液流正极的水系单液流电池及其制备方法

摘要

本发明属于新能源领域，尤其涉及一种基于金属有机配合物液流正极的水系单液流电池及其制备方法。该电池以高负电位的电活性固态蒽醌聚合物为负极，以高正电位的水溶性金属有机配合物为液流正极，以NaNO₃水溶液作为负极电解液，以硫酸水溶液作为正极电解液，将经过处理的全氟磺酸‑聚四氟乙烯共聚物膜作为离子交换膜。本发明制备的电池是一种具有良好电化学特性的水系单液流混合储能电池，集合了固态电池和液流电池的优点，具有制造简单、循环寿命长、比能量和比功率高等优点，所用水系电解质成本低且安全环保，在风能、光伏发电的规模储电以及电网调峰领域有广阔的应用前景。

主权项

1.一种基于金属有机配合物液流正极的水系单液流电池，其特征在于：所述电池以高负电位的电活性固态蒽醌聚合物为负极，以高正电位的水溶性金属有机配合物为液流正极，以NaNO₃水溶液作为负极电解液，以硫酸水溶液作为正极电解液，以经过双氧水、去离子水 、稀硫酸和去离子水洗涤后的全氟磺酸‑聚四氟乙烯共聚物膜作为离子交换膜；所述基于金属有机配合物液流正极的水系单液流电池的制备方法具体操作步骤为：（1）称取质量比为1:0.05~0.2:0.05~0.2的1,4‑二氯蒽醌、双(1,5‑环辛二烯)镍和2,2’‑联吡啶，将1,4‑二氯蒽醌在DMF溶剂中超声分散，使之充分溶解分散均匀，然后在室温磁力搅拌条件下，加入双(1,5‑环辛二烯)镍和2,2’‑联吡啶，合成聚(1,4‑蒽醌)；（2）对步骤（1）合成的聚(1,4‑蒽醌)进行改性，引入强供电子基团或强离子基团，制得改性聚(1,4‑蒽醌)，其中，引入的强供电子基团为羟基或氨基，引入的强离子基团为磺酸基；（3）将质量比为1:0.5~2:1~3的Mn(NO₃)₂、MnO₂和CyDTA溶解于去离子水中，在室温下磁力搅拌2~4h充分络合后，蒸干去离子水，制得溶解性良好的金属配合物Mn^(III)CyDTA；（4）以步骤（2）制备的改性聚(1,4‑蒽醌)作为负极，以NaNO₃水溶液作为负极电解液，以步骤（3）制备的金属配合物Mn^(III)CyDTA作为液流正极，以硫酸水溶液作为正极电解液，以经过双氧水、去离子水、稀硫酸和去离子水洗涤后的Nafion膜作为液流电池的离子交换膜；将上述部件按照常规电池的组装方法进行组装，制得基于金属有机配合物液流正极的水系单液流电池。