CN103413992A - 一种非液流锌溴电池及其制备方法 - Google Patents
一种非液流锌溴电池及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103413992A CN103413992A CN201310225196XA CN201310225196A CN103413992A CN 103413992 A CN103413992 A CN 103413992A CN 201310225196X A CN201310225196X A CN 201310225196XA CN 201310225196 A CN201310225196 A CN 201310225196A CN 103413992 A CN103413992 A CN 103413992A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zinc
- electrolyte
- liquid
- bromide
- parts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
本发明公开了一种非液流锌溴电池及其制备方法，它由碳纳米管复合电极、微孔隔膜和溴化锌电解液构成；所述的溴化锌电解液由以下组分和含量的原料组成：以重量份计，其中，去离子水为100份，无水溴化锌为15～35份、四乙基溴化铵为1～3份、硼酸为1～5份；聚丙烯酰胺为0.01～0.04份；以及微量调节pH值的柠檬酸；电解液呈胶体。本发明的充电电流每平方厘米可达60毫安，充放电效率70%左右。可应用于电动助力车快充快用的环保蓄电池及其他领域。其有益效果为：碳纳米管复合电极缩小了电池体积，而增加了输出电流。特制的电解液能抑制充电时沉积在极板上锌的枝状结晶；能明显减少电解质在氧化还原中产生气泡；还可以降低电解液中离子的自放电。
Description
技术领域
本发明涉及一种锌溴电池，具体为一种非液流锌溴电池，以及这种非液流锌溴电池的制备方法和应用。属于新能源技术领域。
背景技术
伴随着世界性的能源危机，像煤炭、石油等化石性燃料出现枯竭趋势，因此，发展新能源技术刻不容缓，锌溴电池就是其中一种。与传统的铅酸蓄电池相比，发展锌溴电池对环境没有污染，这种电池可以作为太阳能、风能电池的电能储存装置，并且自身成本低，该电池还可应用于电动车等领域，是一种新型绿色能源技术。
液流电池的活性物质存在于电解液中，电池被隔膜分隔成正极半电池和负极半电池，它们分别外接正极电解液和负极电解液贮存罐，用电动泵抽取来完成循环。电池的容量取决于电解液贮存罐的容积，而功率则取决于电堆的大小。
锌溴液流电池的电解液为溴化锌水溶液，充电过程中，锌以金属形态沉积在碳-塑料电极表面，溴形成油状络合物，贮存于正极电解液的底部。与铅酸电池相比，锌溴液流电池具有较高的能量密度和功率密度以及优越的循环充放电性能。锌溴电池在近常温下工作，不需要复杂的热控制系统，其大部分构件由聚乙烯塑料制成，便宜的原材料和较低的制造费用使它在成本上具有竞争力。锌溴液流电池的这些特点，使它成为大规模贮能电池的选择之一。
锌溴液流电池的主要技术问题是:1、溴和溴盐的水溶液对电池材料具有腐蚀性；2、充电过程中锌电极上形成枝晶；3、由于溴在电解液中溶解度高，溶解的溴快速传质到锌电极表面，与锌直接反应，造成较严重的自放电；4、电解质在氧化还原中产生气泡，气泡为氢气，容易产生爆炸。
非液流电池的局限性是电池的体积和容量，如果开发一种改进的非液流的电解液，这将大大简化锌溴电池的结构。尽管非液流电池的能量小于液流电池，但在一些应用領域中的好处可以大于缺点，具有很大的商业潜力。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种非液流锌溴电池，以解决现有技术的上述问题。
本发明的另一个目的是提供这种非液流锌溴电池的制备方法，本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种非液流锌溴电池，由碳纳米管复合电极、微孔隔膜和溴化锌电解液构成；所述的溴化锌电解液由以下组分和含量的原料组成，以重量份计，其中，纯净水100份，无水溴化锌为15～35份、四乙基溴化铵为1～3份、硼酸为1～5份；聚丙烯酰胺为0.01～0.04份；以及微量调节pH值的柠檬酸；电解液呈胶体。
所述的pH值为5-7，优选的pH值为5.5-6。由于pH值接近中性，因此对电池材料不产生腐蚀。
所述的碳纳米管复合电极的制备方法为：
1）按1mg：2mg：125mL的配比称取碳纳米管，六水硝酸镁和异丙醇投，分散碳纳米管、六水硝酸镁于异丙醇中，超声分散2～3小时。
2）以石墨电极为负极，铜片为正极，取适当正负极间距离及电压，保证场强在20～30V/cm，直流电泳5～10min，电泳后热台烘干待用。
所述的石墨电极在抛光玻璃上用0.7～1.0μm的Al2O3粉抛光，去离子水超声1min-5min后置于热台烘干。
所述的溴化锌电解液的制备方法，其具体步骤为：
(1)负极电解液：溴化锌15～35重量份制成溶液后加入聚丙烯酰胺0.01重量份，慢速搅拌1小时；
(2)正极电解液：溴化钠1～3%、化成溶液后加入聚丙烯酰胺0.04%，四乙基溴化铵、1～3%、硼酸为1～5%；慢速搅拌2～3小时，在50±10℃温度下进行，并微调pH值。
制备好的正负电解液放置24小时后使用为宜。
所述的微孔隔膜的微孔膜材料为江苏安普克科技有限公司生产的PE膜，型号为:Mo70-350-280-1.0/0.25。
本发明通过适当调整了溴化锌溶液的浓度，克服了离子的牵制效应，增大了电流量；用四乙基溴化铵和聚丙烯酰胺，可以阻氢、絮凝及络合离子，减少自放电。硼酸是PH值的调节剂及防腐剂，柠檬酸作为pH值的调节剂。
本发明中，碳纳米管复合电极具有高导电率、电极表面积大的特性，可相对缩小电池体积，而增加输出电流。离子化的微孔隔膜有抗自放电功能。特制的电解液，能抑制充电时沉积在极板上锌的枝状结晶；并不会对极板刻蚀；能明显减少电解质在氧化还原中产生气泡；它可以降低电解液中离子的自放电；并展宽了电池工作的温度范围；还能合理的快速充电，与众不同的是，允许100%深度放电。
本发明的充电电流每平方厘米可达60毫安，充放电效率70%左右。可应用于电动助力车快充快用的环保蓄电池及其他领域。
本发明技术方案具有以下有益效果：
1、碳纳米管复合电极具有高导电率、电极表面积大的特性，可相对缩小电池体积，而增加输出电流。
2、特制的电解液，能抑制充电时沉积在极板上锌的枝状结晶；并不会对极板刻蚀；能明显减少电解质在氧化还原中产生气泡；它可以降低电解液中离子的自放电；并展宽了电池工作的温度范围；还能合理的快速充电，与众不同的是，允许100%深度放电。
3、这种电解液很安全，无记忆性，不瞬变、无损耗、重量輕、免维护，废弃物可再生、可降解，无刻蚀、无毒害。
4、本电池所用原料不特殊，全是市场上通用的，在各类蓄电池中成本比较低的。
附图说明
图1为本发明采用电泳处理后的石墨/CNT电极表面电镜图；
图2为首次充电曲线；
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。
本发明实施例中，
所述的碳纳米管复合电极的制备方法为：
1）按1mg：2mg：125mL的配比称取碳纳米管，六水硝酸镁和异丙醇投，分散碳纳米管、六水硝酸镁于异丙醇中，超声分散2～3小时。
2）以石墨电极为负极，铜片为正极，取适当正负极间距离及电压，保证场强在20～30V/cm，直流电泳5～10min，电泳后热台烘干待用。
所述的石墨电极在抛光玻璃上用0.7～1.0μm的Al2O3粉抛光，去离子水超声1min-5min后置于热台烘干。
所述的溴化锌电解液的制备方法，其具体步骤为：
(1)负极电解液：按配比将净化水和溴化锌1制成溶液后，加入聚丙烯酰胺，慢速搅拌1小时；
(2)正极电解液：按配比将净化水和溴化钠制成溶液后，加入聚丙烯酰胺，四乙基溴化铵和硼酸；慢速搅拌2～3小时，在50±10℃温度下进行，并微调pH值。
制备好的正负电解液放置24小时后使用为宜。
所述的微孔隔膜通过微孔隔膜材料-落料-加温融化硅脂-负压浸渍-水煮半小时-定型烘干等步骤制备而成，存放于去离子水中。其中，微孔膜材料取江苏安普克科技有限公司生产的PE膜，型号为:Mo70-350-280-1.0/0.25。
以下为实施例1-4的电解液配比。
实施例1：
所述的溴化锌电解液由以下组分和含量的原料组成的水溶液：以质量比计，其中，去离子水为100份，无水溴化锌为15份、四乙基溴化铵为1份、硼酸为5份；聚丙烯酰胺为0.01份；以及微量调节pH值的柠檬酸；电解液呈胶体。调节pH值为5。
实施例2：
所述的溴化锌电解液由以下组分和含量的原料组成的水溶液：以质量比计，其中，去离子水为100份，无水溴化锌为35份、四乙基溴化铵为3份、硼酸为5份；聚丙烯酰胺为0.04份；以及微量调节pH值的柠檬酸；电解液呈胶体。调节pH值为7。
实施例3：
所述的溴化锌电解液由以下组分和含量的原料组成的水溶液：以质量比计，其中，去离子水为100份，无水溴化锌为25份、四乙基溴化铵为2份、硼酸为3份；聚丙烯酰胺为0.03份；以及微量调节pH值的柠檬酸；电解液呈胶体。调节pH值为6。
实施例4：
所述的溴化锌电解液由以下组分和含量的原料组成的水溶液：以质量比计，其中，去离子水为100份，无水溴化锌为30份、四乙基溴化铵为2份、硼酸为3份；聚丙烯酰胺为0.02份；以及微量调节pH值的柠檬酸；电解液呈胶体。调节pH值为5.5。
上述所有实施例中所使用的水均为去离子水，电阻率大于等于15MΩ·cm。
由图1的采用电泳处理后的石墨/CNT薄膜结构的电镜图可以明显观察到经过修饰的电极具有更大的孔隙率和体表面积。
由图2为首次充电曲线。对碳纳米管修饰的石墨电极组装成锌溴液流电池并进行首次充放电试验，无CNT处理的对比石墨电极不能储存反应产生的溴，在这种情况下，溴很快扩会散到锌电极，影响电池充电效率，增加自放电。
通过本发明技术方案制备的电池，充电电流每平方厘米可达60毫安，充放电效率70%左右。
通过电镜图观测，使用本发明的电解液12小时后，负极板无枝状结晶（沉淀的锌）。
通过肉眼观察，通过使用本发明的非液流锌溴电池过程中，无气泡产生。
Claims (8)
1.一种非液流锌溴电池，由碳纳米管复合电极、微孔隔膜和溴化锌电解液构成；其特征在于：所述的溴化锌电解液由以下组分和含量的原料组成：以重量份计，其中，去离子水为100份，无水溴化锌为15～35份、四乙基溴化铵为1～3份、硼酸为1～5份；聚丙烯酰胺为0.01～0.04份；以及微量调节pH值的柠檬酸；电解液呈胶体。
2.根据权利要求1所述的一种非液流锌溴电池，其特征在于：碳纳米管复合电极的制备方法为：
1）按1mg：2mg：125mL的配比称取碳纳米管，六水硝酸镁和异丙醇，分散碳纳米管、六水硝酸镁于异丙醇中，超声分散2～3小时；
2）以石墨电极为负极，铜片为正极，取适当正负极间距离及电压，保证场强在20～30V/cm，直流电泳5～10min，电泳后热台烘干待用。
3.根据权利要求2所述的一种非液流锌溴电池，其特征在于：所述的石墨电极在抛光玻璃上用0.7～1.0μm的Al2O3粉抛光，去离子水超声1min-5min后置于热台烘干。
4.根据权利要求1所述的一种非液流锌溴电池，其特征在于：所述的溴化锌电解液的制备方法，其具体步骤为：
(1)负极电解液：溴化锌15～35重量份制成溶液后加入聚丙烯酰胺0.01重量份，慢速搅拌1小时；
(2)正极电解液：溴化钠1～3重量份制成溶液后加入聚丙烯酰胺0.04重量份，四乙基溴化铵1～3重量份、硼酸为1～5重量份；慢速搅拌2～3小时，在50±10℃温度下进行，并微调pH值。
5.根据权利要求4所述的一种非液流锌溴电池，其特征在于：制备好的正负电解液放置24小时后使用。
6.根据权利要求1所述的一种非液流锌溴电池，其特征在于：所述的微孔隔膜的微孔膜材料为江苏安普克科技有限公司生产的PE膜，型号为:Mo70-350-280-1.0/0.25。
7.根据权利要求1所述的一种非液流锌溴电池，其特征在于：所述的pH值为5-7。
8.根据权利要求7所述的一种非液流锌溴电池，其特征在于：所述的pH值为5.5-6。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310225196XA CN103413992A (zh) | 2013-06-06 | 2013-06-06 | 一种非液流锌溴电池及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310225196XA CN103413992A (zh) | 2013-06-06 | 2013-06-06 | 一种非液流锌溴电池及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103413992A true CN103413992A (zh) | 2013-11-27 |
Family
ID=49606988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310225196XA Pending CN103413992A (zh) | 2013-06-06 | 2013-06-06 | 一种非液流锌溴电池及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103413992A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017142990A1 (en) * | 2016-02-17 | 2017-08-24 | Eos Energy Storage, Llc | Halogen-based electrolyte containing carbon |
| US10892524B2 (en) | 2016-03-29 | 2021-01-12 | Eos Energy Storage, Llc | Electrolyte for rechargeable electrochemical cell |
| CN116598605A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-08-15 | 江苏恒安储能科技有限公司 | 一种无隔膜胶体锌溴电池 |
-
2013
- 2013-06-06 CN CN201310225196XA patent/CN103413992A/zh active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017142990A1 (en) * | 2016-02-17 | 2017-08-24 | Eos Energy Storage, Llc | Halogen-based electrolyte containing carbon |
| US10892524B2 (en) | 2016-03-29 | 2021-01-12 | Eos Energy Storage, Llc | Electrolyte for rechargeable electrochemical cell |
| US11942606B2 (en) | 2016-03-29 | 2024-03-26 | EOS Energy Technology Holdings, LLC | Electrolyte for rechargeable electrochemical cell |
| CN116598605A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-08-15 | 江苏恒安储能科技有限公司 | 一种无隔膜胶体锌溴电池 |
| CN116598605B (zh) * | 2023-07-17 | 2023-11-03 | 江苏恒安储能科技有限公司 | 一种无隔膜胶体锌溴电池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103137986B (zh) | 一种锌溴单液流电池 | |
| CN104993130A (zh) | 一种非水溶液铝离子二次电池及其制备方法 | |
| CN104600315A (zh) | 一种片状MoS2/石墨烯复合气凝胶及其制备方法 | |
| WO2017020860A1 (zh) | 电池、电池组以及不间断电源 | |
| CN103441246B (zh) | 三维氮掺杂的石墨烯基二氧化锡复合材料的制备方法及其应用 | |
| CN104393290A (zh) | 一种采用MoS2为正极材料的铝离子电池及其制备方法 | |
| CN104795567B (zh) | 基于碘离子溶液正极和有机物负极的水系锂离子/钠离子电池 | |
| CN105742656A (zh) | 一种锌碘液流电池 | |
| CN106981371A (zh) | 一种水系电解质超级电容电池 | |
| CN102412410B (zh) | 液流电池 | |
| CN106549179B (zh) | 一种有机体系锂醌液流电池 | |
| CN206878725U (zh) | 反电渗析热能发电装置 | |
| Tan et al. | Fabrication of an all-solid-state Zn-air battery using electroplated Zn on carbon paper and KOH-ZrO2 solid electrolyte | |
| CN105322241A (zh) | 一种水系离子交换电池 | |
| CN108123141A (zh) | 一种三维多孔泡沫石墨烯材料及其应用 | |
| CN106450509A (zh) | 电解液和电池 | |
| CN105428704B (zh) | 一种改性氧化还原型固态电解质及其制备方法和应用 | |
| CN205319270U (zh) | 新一代高容量高电压双电解液铝空气微流体电池 | |
| CN205159473U (zh) | 新一代高容量双电解液铝空气微流体电池 | |
| CN103413992A (zh) | 一种非液流锌溴电池及其制备方法 | |
| CN105280943A (zh) | 一种全锰液流电池 | |
| CN103545578B (zh) | 一种镁空气电池的电解液 | |
| CN103904352B (zh) | 一种液流电池用锌电解液及其制备方法 | |
| KR102334440B1 (ko) | 수소 생산을 위한 이차 전지 | |
| JP2018186206A (ja) | ハイブリッドキャパシタ、ハイブリッドキャパシタシステム及び発電システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20131127 |