CN106099179A - 一种流体电池正、负极悬浮电解液及其制备方法 - Google Patents

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杨霖霖
邸志岗
李佳
王少鹏
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Abstract

本发明公开了一种流体电池正、负极悬浮电解液及其制备方法，其中，制备方法包括：对活性材料、添加剂、导电剂筛选后进行烘烤，将添加剂加入到锂离子电池电解液中配制成溶液，将导电剂加入到上述溶液中配制成悬浮液，将活性材料加入到上述悬浮液中配制成悬浮电解液；其中，筛选去掉粒径小于400nm的颗粒。本发明提供的流体电池正、负极悬浮液制备方法具有简单易操作、适用于规模化生产的优点，采用本发明提供的制备方法可以快速制备出适用于锂离子液流电池的悬浮电解液，制备获得的悬浮电解液具有电导率高、粘度低、悬浮稳定性好的优点。

Description

一种流体电池正、负极悬浮电解液及其制备方法
技术领域
本发明涉及电化学技术领域，尤其涉及一种流体电池正、负极悬浮电解液及其制备方法。
背景技术
锂离子电池应用于大规模储能，其优势在于比能量高，充放电效率高，可快速充放电，循环寿命长，放电率低等；然而储能锂离子电池目前存在的最大问题是成本太高，其成本是储能抽水电站建设成本的1.5～2.0倍。对于MW级储能电站来说，需要成千上万块单体电池串并联构成，这无疑增加了系统成本，对于系统安全及系统维护也是极大的挑战。
液流电池的输出功率和储能容量可独立设计，这是液流电池显著区别于其他化学电池的独特之处，同时也是液流电池有可能应用于大规模储能的最大技术优势。
将锂离子电池的绿色环保和高能量密度特点与液流电池的输出功率和储能容量可独立设计的优势相结合，设计开发一种新型锂离子储能电池，与现有锂离子电池相比，锂离子液流电池的原料成本和制造成本将大幅度降低，锂离子液流电池是最新发展起来的一种化学电池技术，它综合了锂离子电池和液流电池的优点，是一种输出功率和储能容量彼此独立、能量密度大、成本较低的新型绿色可充电池。
但是，目前锂离子液流电池主要集中在电池反应器方面的开发，而应用于锂离子液流电池的正、负极悬浮电解液研究较少。
授权公开号为CN202259549U的中国实用新型专利公开了一种锂离子液流电池，该专利主要是涉及电池反应系统，而并未涉及正、负极悬浮电解液，该专利添加了导电胶粘剂如偏氟乙烯(PVDF)、丙烯酸脂胶(LA132)、丁苯橡胶(SBR)等，这会增加正、负极悬浮电解液的粘度，并降低其电导率。具有较低电 导率的电解液会降低电子在正、负极活性颗粒和电解液及集流体之间的传输，而较高粘度的正、负极悬浮电解液不但会降低系统的效率还容易发生管道堵塞。
因此，制备出具有良好电导率和低粘度的正、负极悬浮电解液对提升锂离子液流电池的电化学性能至关重要，这必然涉及到正、负极悬浮电解液的配方及其制备方法。
发明内容
针对现有的正、负极悬浮电解液存在的上述问题，现提供一种流体电池正负、极悬浮电解液及其制备方法，旨在提供一种具有导电率高、活性颗粒悬浮稳定性高、电解液粘度低的优点的流体电池正、负极悬浮电解液，以及一种具有制备方法简便、易操作、非常适用于规模化生产的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，具有这样的特征，包括如下步骤：将活性材料、添加剂、导电剂筛选去除粒径小于400nm的颗粒，以防止更小粒径的材料颗粒堵塞隔膜孔隙，并进行烘烤以除去材料中的水分，将添加剂加入到锂离子电池电解液中配制成溶液，将导电剂加入到上述溶液中配制成悬浮液，将活性材料加入到上述悬浮液中配制成悬浮电解液；
其中，添加适量的导电剂可以提高悬浮电解液的电子导电性，加入适量的添加剂能够提高悬浮电解液的悬浮稳定性并同时提高悬浮电解液的离子导电性。
上述的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，优选的，筛选去除粒径小于300nm的颗粒。
上述的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，优选的，烘烤采用真空烘烤，烘烤的条件为真空度为-70～-99，烘烤温度为60℃～180℃，烘烤时间为1～48h。
上述的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，优选的，活性材料为适用于锂离子电池的正、负极活性材料。
上述的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，优选的，正极活性材料选自锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、硅酸铁锂、磷酸铁锰锂中的一种或几 种。
上述的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，优选的，负极活性材料选自天然石墨、人造石墨、中间相炭微球、硅及其复合材料、镍及其合金、铁的氧化物中的一种或几种。
上述的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，优选的，添加剂选自草酸锂、硝酸锂、氯化锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂中的一种或几种。
上述的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，优选的，电解液为适用于锂离子电池的电解液，如以六氟磷酸锂为电解质，以乙基碳酸酯(EC)、聚碳酸酯(PC)、二乙基碳酸酯(DEC)为溶剂的电解液。
上述的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，优选的，导电剂导选自Super P、KS-6、铜颗粒、铝颗粒中的一种或几种。
一种利用上述流体电池正、负极悬浮电解液制备方法制备的流体电池正、负极悬浮电解液。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明提供的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法具有简单易操作、适用于规模化生产的优点，采用本发明提供的制备方法可以快速制备适用于锂离子液流电池的流体电池正、负极悬浮电解液，制备获得的悬浮电解液具有电导率高、粘度低、悬浮稳定性好的优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
以锰酸锂为正极活性材料，草酸锂为添加剂，以KS-6为导电剂，以1M LiPF6/(EC:DMC＝1:1)为电解液制备锂离子液流电池正极悬浮电解液，制备方法 如下：
(1)将锰酸锂、草酸锂及KS-6进行筛选，筛除掉粒径小于300nm的颗粒；
(2)将筛选获得的材料进行真空高温烘烤干燥，具体烘烤工艺如下：真空度为-98，烘烤温度为140℃，烘烤时间为24h；
(3)称取2g草酸锂，将其加入到100ml的电解液中，搅拌30min，配制成溶液；
(4)称取5g导电剂KS-6，将其加入到上述溶液中，搅拌30min，配制成悬浮液；
(5)称取70g锰酸锂，将其加入到上述悬浮液中，搅拌1h，所得到的悬浮电解液即是锂离子液流电池正极悬浮电解液。
对所得到锂离子液流电池正极悬浮电解液进行测试，测试结果表明，其电导率为31.4mS/cm，粘度为825cp。
实施例二
以天然石墨为负极活性材料，草酸锂为添加剂，以KS-6为导电剂，以1M LiPF6/(EC:DMC＝1:1)为电解液制备锂离子液流电池负极悬浮电解液，制备方法如下：
(1)将所选用的天然石墨、草酸锂及KS-6进行筛选，筛除掉粒径小于300nm的颗粒；
(2)将筛选获得的材料进行真空高温烘烤干燥预处理，具体烘烤工艺如下：真空度为-72，烘烤温度为100℃，烘烤时间为45h；
(3)称取0.9g草酸锂，将其加入到60ml的电解液中，搅拌30min，配制成溶液；
(4)称取2g KS-6，将其加入到上述溶液中，搅拌30min，配制成悬浮液；
(5)称取30g天然石墨，将其加入到上述悬浮液中，搅拌1h，所得到的悬浮电解液即是锂离子液流电池负极悬浮电解液。
对所得到的锂离子液流电池负极悬浮电解液进行测试，测试结果表明，其电导率为36.3mS/cm，粘度为743cp。
从以上实施例中可看出：采用本发明提供的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法制备的正、负极悬浮电解液悬浮电解液电导率更高、粘度低的优点，同时， 本发明提供的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法也具有简单易操作、适用于规模化生产的优点。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将活性材料、添加剂、导电剂筛选后进行烘烤，将所述添加剂加入到锂离子电池电解液中配制成溶液，将所述导电剂加入到所述溶液中配制成悬浮液，将所述活性材料加入到所述悬浮液中配制成所述悬浮电解液；
其中，所述筛选用以去除粒径小于400nm的颗粒。
2.根据权利要求1所述的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，其特征在于，所述筛选用以去除粒径小于300nm的颗粒。
3.根据权利要求1所述的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，其特征在于，所述烘烤为真空烘烤。
4.根据权利要求3所述的流体电池正负极悬浮电解液制备方法，其特征在于，所述真空烘烤的条件为：真空度为-70～-99，烘烤温度为60℃～180℃，烘烤时间为1～48h。
5.根据权利要求1所述的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，其特征在于，所述活性材料为适用于锂离子电池的正、负极活性材料。
6.根据权利要求5所述的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，其特征在于，所述正极活性材料选自锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、硅酸铁锂、磷酸铁锰锂中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，其特征在于，所述负极活性材料选自天然石墨、人造石墨、中间相炭微球、硅及其复合材料、镍及其合金、铁的氧化物中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，其特征在于，所述添加剂选自草酸锂、硝酸锂、氯化锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的流体电池正、负极悬浮电解液制备方法，其特征在于，所述导电剂导选自Super P、KS-6、铜颗粒、铝颗粒中的一种或几种。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述流体电池正、负极悬浮电解液制备方法制备的流体电池正、负极悬浮电解液。
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