CN105280964A - 一种锌锰液流电池 - Google Patents
一种锌锰液流电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105280964A CN105280964A CN201410357241.1A CN201410357241A CN105280964A CN 105280964 A CN105280964 A CN 105280964A CN 201410357241 A CN201410357241 A CN 201410357241A CN 105280964 A CN105280964 A CN 105280964A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrolyte
- zinc
- manganese
- flow battery
- positive pole
- 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
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
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
一种锌锰液流电池,电池由一节单电池或二节以上单电池串联而成电池模块、电解液储液罐、循环泵、循环管路组成;单电池包括正极、负极,正极和负极相对设置,正极和负极间留有空隙;电解液为含有二价锌离子和二价锰离子的酸性水溶液。该电池由于正负极反应采用固-液相转化,无需隔膜,只需要一个电解液回路,克服了传液流电池的交叉污染问题,具有循环寿命长、成本低、结构及制造工艺简单的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种锌锰液流电池,可广泛应用于电子工业,交通运输和矿冶等领域。
背景技术
随着人口的不断增加和生活水平的日益提高,人们对能源的需求量猛增,传统的化石能源在不久的将来会满足不了人们的需求,因此风能、太阳能等可再生能源的开发和利用受到广泛关注。然而这些可再生能源具有不连续、不稳定、受地域环境限制和并网难的特性,导致其利用率低,弃风弃光率高,浪费资源。而储能技术通过能力的储存与释放可以提高可再生能源利用率和稳定性,是开发利用新能源的关键技术。
液流电池是一种适合于大规模储能的电化学储能技术,其特点是通过储存在电解液中的化学元素的价态变化实现能量的储存与释放。目前发展较为成熟的体系有全钒液流电池、锌溴液流电池和多硫化钠溴液流电池。以上三种电池均为双液流电池,正负极之间需要昂贵的离子交换隔膜将正负极隔开,电池的成本较高,且仍然处在电解液较差污染的难题,无法实现能量高效、廉价、安全可靠的储存与释放。
锌锰液流电池于本世纪初提出,其正极活性物质固态二氧化锰储存于电极中,只有负极的活性物质储存于电解液中,电解液为碱性的锌酸盐溶液,电池的容量受限于正极,且固体二氧化锰电极的循环寿命短,导致电池的寿命短,制约了其实用化进程。
发明内容
本发明通过优选正负极反应的氧化还原电对,提出了锌锰单液流电池的概念,正负极均为沉积型电极,且将正负极的活性物质均以离子的状态储存在电解液中,无需隔膜,改善了传统液流电池交叉污染和成本高的问题。为实现上述目的,本发明的具体技术方案如下:
一种锌锰液流电池,电池由一节单电池或二节以上单电池串联而成的电池模块、电解液储液罐、循环泵、循环管路组成;单电池包括正极、负极,正极和负极相对设置,正极和负极间留有空隙;
电解液储液罐内装填有电解液,电解液储液罐与正极和负极间的空隙通过循环管路连接,于循环管路上设有循环泵,电解液从电解液储液罐流出经正极和负极间的空隙后再返回电解液储液罐;
电解液为含有二价锌离子和二价锰离子的酸性水溶液。
正负极共用同种电解液,并通过循环泵,使电解液循环流动供给。
正极反应为二价锰离子与二氧化锰的液-固相转化;负极反应为二价锌离子与锌的液-固相转化。充电时,电解液经由泵从储液罐输送至正极和负极,锰离子在正极氧化为二氧化锰,锌离子在负极直接以锌单质形式沉积;放电时,二氧化锰在正极还原为二价锰离子,从新回到电解液中;锌单质在负极氧化为锌离子经由泵回到储液罐中。
电解液中的含锌离子活性物质为ZnSO4或Zn(NO3)2中的一种或二种,浓度范围0.1moldm-3~3moldm-3;电解液中的含锰离子活性物质为MnSO4或Mn(NO3)2中的一种或二种,浓度范围0.1moldm-3~3moldm-3;
电解液中还添加有酸,酸可以是H2SO4或HNO3中的一种或二种,酸浓度范围0.1moldm-3~3moldm-3;
电解液中还添加或不添加有提高电解液导电性的添加剂,添加剂为K2SO4、KNO3、Na2SO4、和NaNO3中的一种或二种以上;添加添加剂时,电解液中添加剂的浓度范围0.1moldm-3~3moldm-3。
正极和负极的材料为导电金属或导电碳材料。
正极和负极为板状电极或多孔电极。
本发明的有益效果:
本发明通过技术改进,提出了锌锰单液流电池的概念,正负极均为沉积型电极(正负极反应采用固-液相转化),且将正负极的活性物质均以离子的状态储存在电解液中,无需隔膜,只需要一个电解液回路,解决了传统液流电池交叉污染的问题。具有循环寿命长、成本低、结构及制造工艺简单的特点。
附图说明
图1锌锰液流电池单电池示意图;
1、正极端板;2、负极端板;3、正极;4、负极;5、泵;6、电解液储罐;
图2为实施例锌锰液流电池性能图。
具体实施方式
实施例
电解液配置:
电解液:电解液40ml,其中含有1.0moldm-3MnSO4,1moldm-3ZnSO4,0.2moldm-3H2SO4。
电池组装:
单电池依次正极端板、正极3x3cm2泡沫镍、负极3x3cm2泡沫镍、负极端板。单电池结构及系统见图1。
电池测试:
电解液流速:5ml/min;充放电电流密度10mA/cm2;充电1h,放电截止电压为0V。电池性能见图2,由充放电电流密度图2可知在10mA/cm2;充电时间为1h,电池的平均能量效率达到了70%左右。
Claims (6)
1.一种锌锰液流电池,其特征在于:电池由一节单电池或二节以上单电池串联而成的电池模块、电解液储液罐、循环泵、循环管路组成;单电池包括正极、负极,正极和负极相对设置,正极和负极间留有空隙;
电解液储液罐内装填有电解液,电解液储液罐与正极和负极间的空隙通过循环管路连接,于循环管路上设有循环泵,电解液从电解液储液罐流出经正极和负极间的空隙后再返回电解液储液罐;
电解液为含有二价锌离子和二价锰离子的酸性水溶液。
2.根据权利要求1所述的锌锰液流电池,其特征在于:正负极共用同种电解液,并通过循环泵,使电解液循环流动供给。
3.根据权利要求2所述的锌锰液流电池,其特征在于:正极反应为二价锰离子与二氧化锰的液-固相转化;负极反应为二价锌离子与锌的液-固相转化。
4.根据权利要求3所述的锌锰液流电池,其特征在于:
电解液中的含锌离子活性物质为ZnSO4或Zn(NO3)2中的一种或二种,浓度范围0.1moldm-3~3moldm-3;电解液中的含锰离子活性物质为MnSO4或Mn(NO3)2中的一种或二种,浓度范围0.1moldm-3~3moldm-3;
电解液中还添加有酸,酸可以是H2SO4或HNO3中的一种或二种,酸浓度范围0.1moldm-3~3moldm-3;
电解液中还添加或不添加有提高电解液导电性的添加剂,添加剂为K2SO4、KNO3、Na2SO4、和NaNO3中的一种或二种以上;添加添加剂时,电解液中添加剂的浓度范围0.1moldm-3~3moldm-3。
5.根据权利要求1所述的锌锰液流电池,其特征在于:正极和负极的材料为导电金属或导电碳材料。
6.根据权利要求5所述的锌锰液流电池,其特征在于:正极和负极为板状电极或多孔电极。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410357241.1A CN105280964B (zh) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | 一种锌锰液流电池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410357241.1A CN105280964B (zh) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | 一种锌锰液流电池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105280964A true CN105280964A (zh) | 2016-01-27 |
CN105280964B CN105280964B (zh) | 2018-07-31 |
Family
ID=55149579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410357241.1A Active CN105280964B (zh) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | 一种锌锰液流电池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105280964B (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110224157A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-09-10 | 钱志刚 | 非循环流动的液流电池 |
CN111200135A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-26 | 李国钢 | 一种酸性锌锰一次电池及其制备方法 |
CN112490515A (zh) * | 2019-09-11 | 2021-03-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种中性锌锰二次电池及电解液 |
CN112599828A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-02 | 大连海事大学 | 一种新型钛锰单液流电池 |
CN112889167A (zh) * | 2018-06-14 | 2021-06-01 | 纽约城市大学研究基金会 | 高电压离子介导的液流/液流辅助二氧化锰-锌电池 |
CN112952212A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-06-11 | 中国科学技术大学 | 水系二氧化锰-金属二次电池 |
WO2022246596A1 (zh) * | 2021-05-24 | 2022-12-01 | 中国科学技术大学 | 水系全锰二次电池 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1238569A (zh) * | 1998-06-10 | 1999-12-15 | 株式会社华仁电池 | 添上锰盐(ⅱ)和碳粉的硫酸锌(ⅱ)水溶液可充电电池 |
CN101677135A (zh) * | 2008-09-18 | 2010-03-24 | 中国人民解放军63971部队 | 一种锌锰液流电池 |
CN102201590A (zh) * | 2011-04-22 | 2011-09-28 | 北京化工大学 | 一种酸性锌单液流储能电池 |
CN103579688A (zh) * | 2012-07-25 | 2014-02-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种锌离子单液流电池 |
-
2014
- 2014-07-24 CN CN201410357241.1A patent/CN105280964B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1238569A (zh) * | 1998-06-10 | 1999-12-15 | 株式会社华仁电池 | 添上锰盐(ⅱ)和碳粉的硫酸锌(ⅱ)水溶液可充电电池 |
CN101677135A (zh) * | 2008-09-18 | 2010-03-24 | 中国人民解放军63971部队 | 一种锌锰液流电池 |
CN102201590A (zh) * | 2011-04-22 | 2011-09-28 | 北京化工大学 | 一种酸性锌单液流储能电池 |
CN103579688A (zh) * | 2012-07-25 | 2014-02-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种锌离子单液流电池 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112889167A (zh) * | 2018-06-14 | 2021-06-01 | 纽约城市大学研究基金会 | 高电压离子介导的液流/液流辅助二氧化锰-锌电池 |
CN110224157A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-09-10 | 钱志刚 | 非循环流动的液流电池 |
CN110224157B (zh) * | 2019-04-30 | 2022-12-06 | 钱志刚 | 非循环流动的液流电池 |
CN112490515A (zh) * | 2019-09-11 | 2021-03-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种中性锌锰二次电池及电解液 |
WO2021047085A1 (zh) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种中性锌锰二次电池及电解液 |
CN112490515B (zh) * | 2019-09-11 | 2022-01-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种中性锌锰二次电池及电解液 |
CN111200135A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-26 | 李国钢 | 一种酸性锌锰一次电池及其制备方法 |
CN112599828A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-02 | 大连海事大学 | 一种新型钛锰单液流电池 |
CN112599828B (zh) * | 2020-12-15 | 2022-05-31 | 大连海事大学 | 一种新型钛锰单液流电池 |
CN112952212A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-06-11 | 中国科学技术大学 | 水系二氧化锰-金属二次电池 |
WO2022246596A1 (zh) * | 2021-05-24 | 2022-12-01 | 中国科学技术大学 | 水系全锰二次电池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105280964B (zh) | 2018-07-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105742656B (zh) | 一种锌碘液流电池 | |
CN105280964B (zh) | 一种锌锰液流电池 | |
CN103137986B (zh) | 一种锌溴单液流电池 | |
CN102479968B (zh) | 一种锌/多卤化物储能电池 | |
CN101997129B (zh) | 一种液流电池 | |
CN207587857U (zh) | 一种锌镍单液流电池 | |
CN109509901B (zh) | 一种碱性锌铁液流电池 | |
WO2016078491A1 (zh) | 一种长寿命锌溴液流电池 | |
CN104716374A (zh) | 一种中性锌铁双液流电池 | |
CN106549179B (zh) | 一种有机体系锂醌液流电池 | |
CN103872370B (zh) | 液流电池 | |
CN102723518A (zh) | 一种全铅液流电池 | |
CN105280943B (zh) | 一种全锰液流电池 | |
WO2020147635A1 (en) | Aqueous hybrid super capacitor | |
CN201514973U (zh) | 一种液流电池 | |
CN106532093A (zh) | 一种醌金属电对液流电池系统 | |
CN104300169A (zh) | 一种碱性锌钒液流电池 | |
JP6247778B2 (ja) | キノンポリハライドフロー電池 | |
CN102427143A (zh) | 以氨基磺酸为溶剂的电解液及应用该电解液的氧化还原电池 | |
CN102856573A (zh) | 一种锌钒液流储能电池 | |
CN104716385A (zh) | 一种钒锰混合液流电池 | |
CN109755621A (zh) | 一种锌镍单液流电池 | |
CN109786799B (zh) | 一种锌镍液流电池 | |
CN109755620B (zh) | 一种锌碘液流电池 | |
CN104716373A (zh) | 一种负极为钛电对的液流电池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |