CN109755618B - 一种锌溴液流电池正极电解液在电池中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锌溴液流电池正极电解液在电池中的应用，于锌溴液流电池正极电解液中添加季铵盐添加剂，所述季铵盐为溴化N—乙基,甲基吗啉，溴化1‑乙基,3‑甲基咪唑，N,N,N－三乙基－N－溴化丙铵中的一种或两种以上。本发明使用的季铵盐作为电解液的稳定剂，有效提高电解液在低温下的稳定性，实现电池在低温下的稳定运行。本发明电解液制备工艺简单，节能环保，成本低，保证电池在低温运行条件下的稳定运行。

Description

一种锌溴液流电池正极电解液在电池中的应用
技术领域
本发明涉及一种锌溴液流电池电解液的应用。
背景技术
随着化石能源的日益枯竭，风能、太阳能等可再生能源的开发利用成为各国关注的焦点。由于风能、太阳能受天气等因素影响具有不连续、不稳定性，这会在可再生能源发电并网过程中电网造成冲击，影响供电质量及电网稳定。储能技术则可解决这一问题，保证可再生能源发电并网的高效稳定运行。储能技术主要分为物理储能和化学储能两大类。其中以全钒液流电池和锌溴液流电池为代表的化学储能由于具有功率和容量相互独立、响应迅速、结构简单、易于设计、循环寿命长、环境友好等诸多优点在规模化储能上最具优势。锌溴液流电池电解液由于价格便宜、资源丰富、来源广泛相比于全钒液流电池电解液更具优势。
锌溴液流电池电解液稳定性直接影响到电池的稳定运行。通常锌溴液流电池电解液为溴化锌与溴化N—乙基，甲基吡咯烷(MEP)的水溶液，而该电解液在电池低温运行过程中会有沉淀生成，阻塞循环管路，影响电池的稳定性。因此，需提高电解液在低温下的稳定性，使电解液在低温下稳定存在，从而保证电池的长期稳定运行。
发明内容：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锌溴液流电池正极电解液在电池中的应用，以达到提高锌溴液流电池在低温下的稳定性。
为实现上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：
一种锌溴液流电池正极电解液在电池中的应用，于锌溴液流电池正极电解液中添加季铵盐添加剂，
所述季铵盐为溴化N—乙基,甲基吗啉，溴化1-乙基,3-甲基咪唑，N,N,N－三乙基－N－溴化丙铵中的一种或两种以上。优选溴化N—乙基，甲基吗啉。
所述季铵盐在电解液中的浓度为0.1-0.4mol/L。
所述正、负极电解液均为水溶液，其中含有终浓度为：0.5-2M溴化锌、1-3M氯化钾、0.4-0.8M溴化N—乙基,甲基吡咯烷。
锌溴液流电池电解液使用温度在-40℃-0℃，优选0℃以下的低温环境使用。
本发明的有益结果：
本发明通过向电解液中引入添加剂，促进溴的络合，提高络合态溴在低温下溶解度，从而抑制低温沉淀析出，保证电解液在电池低温运行过程中的稳定存在，从而保证电池低温长期稳定运行。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例1
取4份30mL正极电解液，正极电解液浓度为2MZnBr2+3MKCl+0.4MMEP。在正极电解液中分别向其中加入1.38mL液溴(未加添加剂为做空白样)，再向其中三份分别加入0.2moL/L的不同添加剂。放入恒温箱中于0℃保存12小时，观察正极电解液状态。考察不同添加剂对锌溴液流电池正极电解液低温稳定性的影响。
实验结果如表1所示。从表1中可以看出，当未加入添加剂时，正极电解液于0℃放置12小时出现沉淀，分别加入溴化N—乙基，甲基吗啉，溴化1-乙基，3-甲基咪唑，N，N，N－三乙基－N－溴化丙铵后，电解液状态均正常，这说明溴化N—乙基，甲基吗啉，溴化1-乙基，3-甲基咪唑，N，N，N－三乙基－N－溴化丙铵均能提高锌溴液流电池正极电解液低温稳定性，能够保证电池低温稳定运行。
表1
Figure BDA0001454349850000021
实施例2
取4份30mL正极电解液，正极电解液浓度为2MZnBr2+3MKCl+0.4MMEP。分别向其中加入1.38mL溴素，再向其中三份分别加入0.2moL/L的不同添加剂。放入恒温箱中于-10℃保存12小时，观察正极电解液状态。考察不同添加剂对锌溴液流电池正极电解液低温稳定性的影响。
实验结果如表2所示。从表2中可以看出，当未加入稳定剂时，正极电解液于-10℃放置12小时出现沉淀，分别加入溴化N—乙基，甲基吗啉，溴化1-乙基，3-甲基咪唑，N，N，N－三乙基－N－溴化丙铵后，正极电解液状态均正常，这说明溴化N—乙基，甲基吗啉，溴化1-乙基，3-甲基咪唑，N，N，N－三乙基－N－溴化丙铵均能提高锌溴液流电池正极电解液低温稳定性，能够保证电池低温稳定运行。
表2
Figure BDA0001454349850000031
实施例3
取4份30mL正极电解液，正极电解液浓度为2MZnBr2+3MKCl+0.4MMEP。分别向正极电解液中加入1.38mL溴素，再向其中三份分别加入0.2moL/L的不同添加剂。放入恒温箱中于-30℃保存12小时，观察电解液状态。考察不同添加剂对锌溴液流电池正极电解液低温稳定性的影响。
实验结果如表3所示。从表3中可以看出，当未加入稳定剂时，正极电解液于零下30℃放置12小时出现沉淀，加入溴化N—乙基，甲基吗啉，溴化1-乙基，3-甲基咪唑，N，N，N－三乙基－N－溴化丙铵后，正极电解液状态均正常，这说明溴化N—乙基，甲基吗啉，溴化1-乙基，3-甲基咪唑，N，N，N－三乙基－N－溴化丙铵均能提高锌溴液流电池正极电解液低温稳定性，能够保证电池低温稳定运行。
表3
Figure BDA0001454349850000032
实施例4
以2MZnBr2+3MKCl+0.4MMEP为正、负极电解液进行锌溴液流电池在0℃运行时实验，电极为碳毡，电流密度为40mA/cm2。正、负极电解液中分别含0.2mol/L溴化N—乙基，甲基吗啉，0.2mol/L溴化1-乙基，3-甲基咪唑，0.2mol/LN，N，N－三乙基－N－溴化丙铵稳定剂。实验结果发现，加入稳定剂后电池运行均超过100循环，正极电解液无明显变化，说明该稳定剂的加入提高电池在低温下运行的稳定性。采用溴化N—乙基，甲基吗啉为稳定剂时，电池CE95％，VE80％，EE76％；采用溴化1-乙基，3-甲基咪唑为稳定剂时，电池CE92％，VE79％，EE73％；采用N，N，N－三乙基－N－溴化丙铵为稳定剂时，电池CE90％，VE78％，EE70％；采用溴化N—乙基，甲基吗啉为稳定剂时电池性能最优。
对比例
以2MZnBr2+3MKCl+0.4MMEP为正、负极电解液进行锌溴液流电池在0℃运行时实验，电极为碳毡，电流密度为40mA/cm2。正极电解液中未添加稳定剂。实验结果发现，不含稳定剂电池运行10个循环左右正极电解液出现沉淀现象，电池无法正常运行。

Claims (1)

1.一种锌溴液流电池正极电解液在电池中的应用，其特征在于：所述正、负极电解液均为水溶液，其中含有浓度为：0.5-2M 溴化锌、1-3M氯化钾、0.4-0.8M 溴化N—乙基,甲基吡咯烷；锌溴液流电池正极电解液中还添加有季铵盐添加剂，
所述季铵盐为溴化N—乙基,甲基吗啉，溴化1-乙基,3-甲基咪唑，Ｎ,Ｎ,Ｎ－三乙基－Ｎ－溴化丙铵中的一种或两种以上；季铵盐在电解液中的浓度为0.1-0.4mol/L；锌溴液流电池电解液使用温度在-40℃- 0℃。
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