CN104852064A - 一种有机-卤素电解质及其在液流电池中应用 - Google Patents
一种有机-卤素电解质及其在液流电池中应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104852064A CN104852064A CN201410050131.0A CN201410050131A CN104852064A CN 104852064 A CN104852064 A CN 104852064A CN 201410050131 A CN201410050131 A CN 201410050131A CN 104852064 A CN104852064 A CN 104852064A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrolyte
- organic
- halide
- halogen
- benzophenone
- 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.)
- Granted
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical group CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical group C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 28
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical group [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 27
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 26
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Chemical compound [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 26
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 25
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 10
- SIXOAUAWLZKQKX-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;prop-1-ene Chemical compound CC=C.OC(O)=O SIXOAUAWLZKQKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 8
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 abstract 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- -1 halide lithium bromide Chemical class 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 4
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 description 1
- MAOBRAZPWWNYHF-UHFFFAOYSA-M O=C(C1=CC=CC=C1)C1=CC=CC=C1.[Li+].[Br-] Chemical compound O=C(C1=CC=CC=C1)C1=CC=CC=C1.[Li+].[Br-] MAOBRAZPWWNYHF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 102000004495 STAT3 Transcription Factor Human genes 0.000 description 1
- 108010017324 STAT3 Transcription Factor Proteins 0.000 description 1
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 125000001475 halogen functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 description 1
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 description 1
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010671 solid-state reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
- H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
- H01M8/188—Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
-
- 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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明公开了一种有机—卤素电解质及其在液流电池中应用，由有机物、卤化物分散在有机溶剂中形成，所述有机物为二苯甲酮，所述卤化物为溴化锂，碘化锂或者氯化锂，所述有机溶剂为乙腈，碳酸丙烯酯，碳酸乙烯酯，二甲氧基乙烷，二甲基碳酸酯或者二乙基碳酸酯，以整个电解质质量为准，有机物的质量百分数为0.1—30%，卤化物的质量百分数为0.5—30%。与现有技术相比，本发明的技术方案采用以有机物作为负极活性材料，以卤化物作为正极活性物质的双液流电池系统具有高开路电压，高功率密度和高能量密度的优点，同时大大降低的活性物质的费用，且不受过渡金属矿藏资源的限制。
Description
技术领域
本发明涉及液流电池技术领域，具体地说，涉及一种使用有机物和卤素作为活性物质的电解质及其在液流电池中应用。
背景技术
液流电池主要应用于大规模储能，与其他类型电池不同，液流电池的电极并不是电能的储存介质。它采用电解质溶液储存能量，电池阴、阳极电解质分别储存在两个独立的储罐中。其具有无固态反应、容量可调、寿命长、电极物质结构形态不改变、可靠性高、价格便宜、操作和维修费用低等优点。
目前已经开发出多种采用不同电解质溶液的液流电池，其中主要是水溶性电解质。如铁/铬，全钒和溴/多硫化物液流储能电池。以上液流电池均采用水做溶剂，由于水的电化学窗口在1.3V左右，当电池的充电电压高于1.3V时，会发生水的分解，电极附近有气体析出。由于水的分解会造成活性物质的析出，电池寿命缩短和电池效率降低等现象，同时电池的安全性也受到影响。受输出电压的限制，液流电池的能量密度和功率密度偏低。同时电池的使用温度也受到限定。非水溶剂的体系的开发为克服这一研究瓶颈提供了一个新的途径。但是目前报道非水液流电池大多使用金属配合物作为活性物质，因而费用高且在有机溶剂中的溶解度差，能量密度并没有实质的提高。所以目前在国际上非水液流电池都还处于研究阶段，研究的重点在于选取具有高性能且价格低廉的活性物质。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提高非水液流电池性能同时降低费用，提供了一种使用有机物和卤素作为活性物质的电解质及其在液流电池中应用。
本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：
一种有机—卤素电解质，由有机物、卤化物分散在有机溶剂中形成，所述有机物为 二苯甲酮，所述卤化物为溴化锂，碘化锂或者氯化锂，所述有机溶剂为乙腈，碳酸丙烯酯，碳酸乙烯酯，二甲氧基乙烷，二甲基碳酸酯或者二乙基碳酸酯。
在上述电解质中，以有机物二苯甲酮作为负极活性材料，以卤化物作为正极活性物质，将有机物、卤化物均匀分散在有机溶剂中以形成稳定溶液体系之后进行使用。
在上述电解质中，以整个电解质质量为准，所述有机物的质量百分数为0.1—30%，优选5—25％，更加优选10—20％；所述卤化物的质量百分数为0.5—30%，优选5—25％，更加优选10—20％。
在上述电解质中，所述卤化物选择卤化物溴化锂，碘化锂或者氯化锂，由卤化物提供卤素离子。
在上述电解质中，在电解质中，两种所述有机物二苯甲酮与卤化物提供的卤素离子的摩尔比为（1：1）～（1：10），优选（1：2）～（1：8），更加优选（1：4）～（1：7）。
在上述电解质中，所述有机溶剂根据电导率高、粘度低，并同时对所述有机物、提供卤素的物质（即活性物质）具有较好溶解性的原则进行选择，可选择上述乙腈等有机溶剂中的一种，也可选择上述乙腈等有机溶剂中的一种以上，以等体积混合一种以上的有机溶解，例如乙腈，碳酸丙烯酯，碳酸乙烯酯，二甲氧基乙烷，二甲基碳酸酯，二乙基碳酸酯。
将上述有机—卤素电解质应用于液流电池，即将上述电解质作为液流电池的正极和负极的电解质进行使用，即在液流电池中使用同一电解质，同时以惰性气体（例如氮气、氦气或者氩气）去除电解中的氧，以二苯甲酮－溴化锂为例，
负极侧的反应为：
正极侧的反应为：
在充电过程中，作为负极活性物质的有机物二苯甲酮发生还原反应（有机物二苯甲酮在正极不发生反应），作为正极活性物质的卤化物溴化锂被氧化为卤素（卤化物溴化锂在负极不发生反应），同时正离子由正极反应腔迁移到负极反应腔，以保持电解质的电中性。在放电过程中的反应与充电过程相反，即负极反应腔中被还原的有机物发生氧化反应，正极反应腔中的氧化产物卤素发生还原反应。
利用上述电解质的液流电池中，负极材料选择石墨，石墨毡，泡沫铜，铜板，铂箔或者金箔，正极材料选择石墨板，石墨毡或者泡沫铝，隔膜选择离子交换膜，例如杜邦公司的Nafion117离子交换膜。
与现有技术相比，本发明的技术方案采用以有机物作为负极活性材料，以卤化物作为正极活性物质的双液流电池系统具有高开路电压，高功率密度和高能量密度的优点，同时大大降低的活性物质的费用，且不受过渡金属矿藏资源的限制。相同的电解液应用于液流电池两侧，避免了混合污染，使电池寿命大大延长，可广泛应用于可再生能源发电的规模蓄电，或厂矿、楼宇、边远地区等分布式供电，以及电网的削峰填谷。
附图说明
图1为利用实施例1中制备的电解质在室温下的循环伏安曲线，其中A为0.02VS-1，B为0.05VS-1，C为0.08VS-1，D为0.10VS-1，E为0.15VS-1。
图2为利用实施例1中制备的电解质在不同温度下的循环伏安曲线，其中A为0℃，B为25℃，C为40℃。
图3为利用实施例1中制备的电解质的恒电流充放电曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
首先制备本发明的有机—卤素电解质，其中选择二苯甲酮为有机物，采用卤化物提供卤素，溴化锂，碘化锂或者氯化锂；有机溶剂选择乙腈，碳酸丙烯酯，碳酸乙烯酯，二甲氧基乙烷，二甲基碳酸酯或者二乙基碳酸酯。以有机物二苯甲酮作为负极活性材料，以卤化物作为正极活性物质，将有机物、卤化物均匀分散在有机溶剂中以形成稳定溶液体系之后进行使用。
在制备电解质之前，对二苯甲酮进行真空干燥24小时以去除水份，将卤化物（溴化锂，碘化锂或者氯化锂）在高纯氮气保护下加热到200℃并保持5小时干燥，在有机溶剂中加入4A分子筛脱水。将上述干燥后的二苯甲酮、卤化物（溴化锂，碘化锂或者氯化锂）溶解在有机溶剂中，并通入氮气除去溶解在电解中的氧气。
实施例1
有机溶剂为乙腈，二苯甲酮溶解在乙腈中，配成0.01molL-1的溶液，将溴化锂溶于 以上溶液，溴化锂浓度为0.10molL-1。
实施例2
有机溶剂为碳酸丙烯酯，二苯甲酮溶解在碳酸丙烯酯中，配成0.01molL-1的溶液，将碘化锂溶于以上溶液，碘化锂浓度为0.02molL-1。
实施例3
有机溶剂为二甲氧基乙烷，二苯甲酮溶解在二甲氧基乙烷中，配成0.01molL-1的溶液，将氯化锂溶于以上溶液，氯化锂浓度为0.08molL-1。
实施例4
有机溶剂为二甲基碳酸酯，二苯甲酮溶解在二甲基碳酸酯中，配成0.01molL-1的溶液，将氯化锂溶于以上溶液，氯化锂浓度为0.06molL-1。
实施例5
有机溶剂为二乙基碳酸酯，二苯甲酮溶解在二乙基碳酸酯中，配成0.01molL-1的溶液，将碘化锂溶于以上溶液，碘化锂浓度为0.05molL-1。
实施例6
有机溶剂为等体积乙腈和二甲氧基乙烷的混合溶剂，二苯甲酮溶解在其中，配成0.01molL-1的溶液，将溴化锂溶于以上溶液，溴化锂浓度为0.10molL-1。
实施例7
有机溶剂为等体积二甲基碳酸酯和二乙基碳酸酯的混合溶剂，二苯甲酮溶解在其中，配成0.01molL-1的溶液，将氯化锂溶于以上溶液，氯化锂浓度为0.05molL-1。
实施例8
有机溶剂为等体积碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯的混合溶剂，二苯甲酮溶解在其中，配成0.01molL-1的溶液，将碘化锂溶于以上溶液，碘化锂浓度为0.09molL-1。
实施例9
有机溶剂为等体积乙腈、碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯的混合溶剂，二苯甲酮溶解在其中，配成0.01molL-1的溶液，将溴化锂溶于以上溶液，溴化锂浓度为0.04molL-1。
使用美国Princeton Applied Research公司的Versa STAT3型号电化学工作站对制备的液流电池电解质进行循环伏安法对电解质进行测试，以实施例1制备的电解质为例，其余实施例基本表现出类似的性质。
构建以玻碳电极为工作电极，石墨片为对电极及银/银离子电极为参比电极的三电极体系。其中工作电极实验前用1200目的碳化硅砂纸打磨后，在去离子水中超声洗涤并80℃干燥24小时。量取10毫升电解质，加入上述的三电极体系中，利用同氮气吹扫除去氧气。利用电化学工作站在室温下进行循环伏安测试，从图1中可以看到二苯甲酮在-1.65V处发生可逆的氧化还原反应，二苯甲酮在室温下具有良好的氧化还原可逆性。从图2中可以看出，在测试的温度范围内，二苯甲酮具有较好的可逆氧化还原性。
将实施例制备的电解质用于液流电池，并进行充放电测试：使用杜邦公司的Nafion117离子交换膜作为隔膜隔开两极室，选择将离子交换膜浸入电解质溶液12小时，在H型电池的正极室和负极室中各自加入15ml电解质，两侧各使用尺寸为50mm×15mm×5mm的石墨片作为电极，对上述电池进行恒流充放电测试，从图3中可以看出开路电压达到3.5V，库伦效率为60%左右，理论能量密度达到107Whl-1以上。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种有机—卤素电解质，其特征在于，由有机物、卤化物分散在有机溶剂中形成，所述有机物为二苯甲酮，所述卤化物为溴化锂，碘化锂或者氯化锂，由卤化物提供卤素离子；所述有机溶剂为乙腈，碳酸丙烯酯，碳酸乙烯酯，二甲氧基乙烷，二甲基碳酸酯或者二乙基碳酸酯，以有机物二苯甲酮作为负极活性材料，以卤化物作为正极活性物质，将有机物、卤化物均匀分散在有机溶剂中以形成稳定溶液体系。
2.根据权利要求1所述的一种有机—卤素电解质，其特征在于，以整个电解质质量为准，所述有机物的质量百分数为0.1—30%；所述卤化物的质量百分数为0.5—30%。
3.根据权利要求1所述的一种有机—卤素电解质，其特征在于，以整个电解质质量为准，所述有机物的质量百分数为5—25％；所述卤化物的质量百分数为5—25％。
4.根据权利要求1所述的一种有机—卤素电解质，其特征在于，以整个电解质质量为准，所述有机物的质量百分数为10—20％；所述卤化物的质量百分数为10—20％。
5.根据权利要求1－4之一所述的一种有机—卤素电解质，其特征在于，在电解质中，两种所述有机物二苯甲酮与卤化物提供的卤素离子的摩尔比为（1：1）～（1：10）。
6.根据权利要求1－4之一所述的一种有机—卤素电解质，其特征在于，在电解质中，两种所述有机物二苯甲酮与卤化物提供的卤素离子的摩尔比为（1：2）～（1：8）。
7.根据权利要求1－4之一所述的一种有机—卤素电解质，其特征在于，在电解质中，两种所述有机物二苯甲酮与卤化物提供的卤素离子的摩尔比为（1：4）～（1：7）。
8.根据权利要求1－4之一所述的一种有机—卤素电解质，其特征在于，在上述电解质中，所述有机溶剂根据电导率高、粘度低，并同时对所述有机物、提供卤素的物质（即活性物质）具有较好溶解性的原则进行选择，可选择上述乙腈等有机溶剂中的一种，也可选择上述乙腈等有机溶剂中的一种以上，以等体积混合一种以上的有机溶解，例如乙腈，碳酸丙烯酯，碳酸乙烯酯，二甲氧基乙烷，二甲基碳酸酯，二乙基碳酸酯。
9.如权利要求1－8之一所述的有机—卤素电解质在液流电池仲的应用，其特征在于，以有机物二苯甲酮作为负极活性材料，以卤化物作为正极活性物质，将上述电解质作为液流电池的正极和负极的电解质进行使用，即在液流电池中使用同一电解质，同时以惰性气体去除电解中的氧。
10.根据权利要求9所述的有机—卤素电解质在液流电池仲的应用，其特征在于，负极材料选择石墨，石墨毡，泡沫铜，铜板，铂箔或者金箔，正极材料选择石墨板，石墨毡或者泡沫铝，隔膜选择离子交换膜。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410050131.0A CN104852064B (zh) | 2014-02-13 | 2014-02-13 | 一种有机‑卤素电解质及其在液流电池中应用 |
| CN201610879402.2A CN106229537A (zh) | 2014-02-13 | 2014-02-13 | 基于有机—卤素电解质的液流电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410050131.0A CN104852064B (zh) | 2014-02-13 | 2014-02-13 | 一种有机‑卤素电解质及其在液流电池中应用 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610879402.2A Division CN106229537A (zh) | 2014-02-13 | 2014-02-13 | 基于有机—卤素电解质的液流电池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104852064A true CN104852064A (zh) | 2015-08-19 |
| CN104852064B CN104852064B (zh) | 2017-02-08 |
Family
ID=53851532
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610879402.2A Pending CN106229537A (zh) | 2014-02-13 | 2014-02-13 | 基于有机—卤素电解质的液流电池 |
| CN201410050131.0A Expired - Fee Related CN104852064B (zh) | 2014-02-13 | 2014-02-13 | 一种有机‑卤素电解质及其在液流电池中应用 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610879402.2A Pending CN106229537A (zh) | 2014-02-13 | 2014-02-13 | 基于有机—卤素电解质的液流电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (2) | CN106229537A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106654331A (zh) * | 2015-11-04 | 2017-05-10 | 天津大学 | 一种有机相氧化还原电解液及其在液流电池中的应用 |
| CN106654332A (zh) * | 2015-11-04 | 2017-05-10 | 天津大学 | 一种有机相电解液及其在液流电池负极中的应用 |
| CN109390614A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-02-26 | 中盐金坛盐化有限责任公司 | 基于盐穴的对称型液流电池、控制方法及其应用 |
| CN109390615A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-02-26 | 中盐金坛盐化有限责任公司 | 基于盐穴的大容量液流电池储能系统、控制方法及其应用 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107221703A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-29 | 合肥尚强电气科技有限公司 | 一种用于应急电源设备的电解液的制作工艺 |
| CN108365247A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-08-03 | 复旦大学 | 一种具有离子嵌入型固体负极的溴-半液流电池 |
| CN110444799B (zh) * | 2019-08-22 | 2021-10-12 | 中盐金坛盐化有限责任公司 | 中性水相体系液流电池系统 |
| CN114976169A (zh) * | 2021-02-25 | 2022-08-30 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 电解液及其应用和液流电池和电池堆 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100291420A1 (en) * | 2003-03-14 | 2010-11-18 | Michael Kazacos | Novel Vanadium Halide Redox Flow Battery |
| CN102479968A (zh) * | 2010-11-29 | 2012-05-30 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种锌/多卤化物储能电池 |
| WO2013025578A2 (en) * | 2011-08-16 | 2013-02-21 | Primus Power Corporation | Flow battery with reactant separation |
| CN102983369A (zh) * | 2011-09-06 | 2013-03-20 | 中国科学院物理研究所 | 一种碱金属液流电池及其制备方法和用途 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101185185B (zh) * | 2005-05-31 | 2010-04-07 | 松下电器产业株式会社 | 二次电池和使用了该二次电池的电源系统、以及电源系统的使用方法 |
| US9300000B2 (en) * | 2012-02-28 | 2016-03-29 | Uchicago Argonne, Llc | Organic non-aqueous cation-based redox flow batteries |
-
2014
- 2014-02-13 CN CN201610879402.2A patent/CN106229537A/zh active Pending
- 2014-02-13 CN CN201410050131.0A patent/CN104852064B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100291420A1 (en) * | 2003-03-14 | 2010-11-18 | Michael Kazacos | Novel Vanadium Halide Redox Flow Battery |
| CN102479968A (zh) * | 2010-11-29 | 2012-05-30 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种锌/多卤化物储能电池 |
| WO2013025578A2 (en) * | 2011-08-16 | 2013-02-21 | Primus Power Corporation | Flow battery with reactant separation |
| CN102983369A (zh) * | 2011-09-06 | 2013-03-20 | 中国科学院物理研究所 | 一种碱金属液流电池及其制备方法和用途 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106654331A (zh) * | 2015-11-04 | 2017-05-10 | 天津大学 | 一种有机相氧化还原电解液及其在液流电池中的应用 |
| CN106654332A (zh) * | 2015-11-04 | 2017-05-10 | 天津大学 | 一种有机相电解液及其在液流电池负极中的应用 |
| CN106654331B (zh) * | 2015-11-04 | 2020-05-08 | 天津大学 | 一种有机相氧化还原电解液及其在液流电池中的应用 |
| CN106654332B (zh) * | 2015-11-04 | 2021-04-27 | 天津大学 | 一种有机相电解液及其在液流电池负极中的应用 |
| CN109390614A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-02-26 | 中盐金坛盐化有限责任公司 | 基于盐穴的对称型液流电池、控制方法及其应用 |
| CN109390615A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-02-26 | 中盐金坛盐化有限责任公司 | 基于盐穴的大容量液流电池储能系统、控制方法及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106229537A (zh) | 2016-12-14 |
| CN104852064B (zh) | 2017-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104852064B (zh) | 一种有机‑卤素电解质及其在液流电池中应用 | |
| Winsberg et al. | Redox‐flow batteries: from metals to organic redox‐active materials | |
| Leonard et al. | Water-in-salt electrolyte for potassium-ion batteries | |
| Liu et al. | A high energy density aqueous battery achieved by dual dissolution/deposition reactions separated in acid‐alkaline electrolyte | |
| Zhong et al. | Organic electroactive molecule-based electrolytes for redox flow batteries: status and challenges of molecular design | |
| Zhang et al. | Organic materials as electrodes in potassium‐ion batteries | |
| Chen et al. | A desolvation‐free sodium dual‐ion chemistry for high power density and extremely low temperature | |
| Chen et al. | A comparative review of electrolytes for organic‐material‐based energy‐storage devices employing solid electrodes and redox fluids | |
| Liu et al. | An enhanced electrochemical performance of a sodium–air battery with graphene nanosheets as air electrode catalysts | |
| Ye et al. | Redox targeting-based flow batteries | |
| Zhu et al. | Decoupled aqueous batteries using pH-decoupling electrolytes | |
| Morita et al. | Ionic conductance behavior of polymeric gel electrolyte containing ionic liquid mixed with magnesium salt | |
| CN106654331B (zh) | 一种有机相氧化还原电解液及其在液流电池中的应用 | |
| US11069487B2 (en) | Methods, devices and systems for activated carbon supercapacitors with macroporous electrodes | |
| CN106654332B (zh) | 一种有机相电解液及其在液流电池负极中的应用 | |
| CN106549179B (zh) | 一种有机体系锂醌液流电池 | |
| JP2018195571A (ja) | 電解液、二次電池、二次電池システム及び発電システム | |
| CN106549178B (zh) | 一种有机液流电池 | |
| Dong et al. | A study on Pb 2+/Pb electrodes for soluble lead redox flow cells prepared with methanesulfonic acid and recycled lead | |
| CN103000926A (zh) | 钒电池电解液 | |
| Yu et al. | A mediator-ion nitrobenzene-iodine nonaqueous redox flow battery with asymmetric solvents | |
| KR20190040193A (ko) | 비-수성 레독스 플로우 배터리 | |
| 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 | |
| CN104600335A (zh) | 一种氟化碳基锂一次电池及其制备方法和检测方法 | |
| Qin et al. | Ionic liquid-based electrolyte with dual-functional LiDFOB additive toward high-performance LiMn 2 O 4 batteries |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170208 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |