CN111180778B - 一种锌镍单液流电池负极电解液以及用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锌镍单液流电池领域，尤其涉及一种锌镍单液流电池负极电解液以及用途。负极电解液为锌酸盐与添加醌的碱性氢氧化钾或氢氧化钠混合溶液；正极电解液为锌酸盐的碱性氢氧化钾或氢氧化钠溶液。电解液中的正极为氢氧化镍电极，负极采用碳毡作为电极。所述的负极电解液锌酸盐浓度为0.1‑0.4mol/L，醌浓度为0.05‑0.1mol/L，碱浓度为5‑8mol/L。正极电解液锌酸盐浓度为0.1‑0.4mol/L，碱浓度为5‑8mol/L。在循环300次以上，电池的效率仍然保持稳定。而对比例的效率波动明显，且在170次循环后电池效率出现衰减。

Description

一种锌镍单液流电池负极电解液以及用途
技术领域
本发明涉及锌镍单液流电池领域，尤其涉及一种锌镍单液流电池负极电解液以及用途。
背景技术
锌镍单液流储能电池是一种新型的低成本、高效率、环境友好型的液流储能电池，具有能量密度和电流效率高、装置简单易操纵、使用寿命长、成本低廉等优点，主要应用于电网调峰、风能和太阳能等可再生能源发电、电动汽车等领域。
锌镍单液流电池应用于大规模储能领域需要具有较高的储能容量，这就对高容量的正极提出了要求。但是随着容量的提升，正极的电解液传输愈发困难，导致了电极极易发生析氧副反应，这就需要较长的活化过程，以便于构建顺畅的离子传输通道。但是，由于负极本身在正极活化阶段是进行正常的充放电反应。而由于正极析氧导致了正极电流效率远远低于负极的电流效率。导致在活化完成后，负极会累积较多的锌单质。溶于导致流道的堵塞及正负极的短路，对于系统的稳定性有着严重的危害。
发明内容
发明的目的：为了提供一种效果更好的锌镍单液流电池负极电解液以及用途，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。
为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：
方案一：
一种锌镍单液流电池电解液，其特征在于，负极电解液为锌酸盐与添加醌的碱性氢氧化钾或氢氧化钠混合溶液；正极电解液为锌酸盐的碱性氢氧化钾或氢氧化钠溶液。
本发明进一步技术方案在于，电解液中的正极为氢氧化镍电极，负极采用碳毡作为电极。
本发明进一步技术方案在于，所述的负极电解液锌酸盐浓度为0.1-0.4mol/L，醌浓度为0.05-0.1mol/L，碱浓度为5-8mol/L。
本发明进一步技术方案在于，正极电解液锌酸盐浓度为 0.1-0.4mol/L，碱浓度为5-8mol/L。
方案二：
一种新型电池放电方法，其特征在于，利用如上任意一项所述的电解液，其特征在于，电池发生充放电反应为：充电时正极为氧化镍至羟基氧化镍和析氧副反应，负极为锌离子的沉积和醌的还原反应；放电时正极为羟基氧化镍至氧化镍的反应；负极为锌的溶解反应和醌的氧化反应。
方案三：
一种锌镍单液流电池负极电解液，其特征在于，负极电解液为锌酸盐与添加醌的碱性氢氧化钾或氢氧化钠混合溶液。
方案四：
醌在作为一种锌镍单液流电池负极电解液的添加剂的用途。
用如上技术方案的本发明，相对于现有技术有如下有益效果：在循环300次以上，电池的效率仍然保持稳定。而对比例的效率波动明显，且在170次循环后电池效率出现衰减。
附图说明
为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：
图1为实施例的充放电曲线；
图2实施例电池的循环性能；
图3对比例电池的循环性能；
图4和图5为实施例(图4)与对比例(图5)的负极数码照片对比。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本专利提供多种并列方案，不同表述之处，属于基于基本方案的改进型方案或者是并列型方案。每种方案都有自己的独特特点。
实施例
正极为800cm2氢氧化镍电极，面容量为40mAh/cm2；采用800cm2碳毡作为负极；负极电解液为含有0.5mol/L锌离子和0.02mol/L 醌的4mol/L氢氧化钾的碱性溶液6L；正极电解液为含有0.5mol/L锌离子的4mol/L氢氧化钾的碱性溶液6L；采用40mA/cm2的电流密度进行充放电循环，充电电截止条件为电压不高于2.0V, 放电截止条件为电压不低于0.5V。
对比例
正极为800cm2氢氧化镍电极，面容量为40mAh/cm2；采用800 cm2碳毡作为负极；电解液为含有0.5mol/L锌离子的4mol/L 氢氧化钾的碱性溶液6L，采用10mA/cm2的电流密度进行充放电循环，充电电截止条件为电压不高于2.0V,放电截止条件为电压不低于0.5V。
从图中可以看出，实施例的充电初始阶段存在一段电压较低，逐渐上升的过程，此处为醌的还原反应。放电阶段没有发现明显的醌发电过程，这与放电截止电压有关。从图2和图3可以知道。实施例在循环300次以上，电池的效率仍然保持稳定。而对比例的效率波动明显，且在170次循环后电池效率出现衰减。结合图循环后的负极数码照片可以发现对比例存在明显的锌累积，而实施例的负极表面并没有明显的锌单质。
总的来说：提出的锌镍单液流电池负极电解液包括：负极电解液为锌酸盐与添加醌的碱性氢氧化钾或氢氧化钠混合溶液；正极电解液为锌酸盐的碱性氢氧化钾或氢氧化钠溶液。正极为氢氧化镍电极，负极采用碳毡作为电极。负极电解液锌酸盐浓度为0.1-0.4mol/L，醌浓度为0.05-0.1mol/L，碱浓度为5-8mol/L。正极电解液锌酸盐浓度为0.1-0.4mol/L，碱浓度为5-8mol/L。电池发生充放电反应为：充电时正极为氧化镍至羟基氧化镍和析氧副反应，负极为锌离子的沉积和醌的还原反应；放电时正极为羟基氧化镍至氧化镍的反应；负极为锌的溶解反应和醌的氧化反应。
开创性地，以上各个效果独立存在，还能用一套结构完成上述结果的结合。
以上结构实现的技术效果实现清晰，如果不考虑附加的技术方案，本专利名称还可以是一种新型电池。图中未示出部分细节。
需要说明的是，本专利提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不相互制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互组合，达到多个效果共同实现。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

Claims (2)

1.一种锌镍单液流电池电解液，其特征在于，负极电解液为锌酸盐与添加醌的碱性氢氧化钾或氢氧化钠混合溶液；正极电解液为锌酸盐的碱性氢氧化钾或氢氧化钠溶液；
正极为800cm2氢氧化镍电极，面容量为40mAh/cm2；采用800cm2碳毡作为负极；负极电解液为含有0.5mol/L锌离子和0.02mol/L醌的4mol/L氢氧化钾的碱性溶液6L；正极电解液为含有0.5mol/L锌离子的4mol/L氢氧化钾的碱性溶液6L；采用40mA/cm2的电流密度进行充放电循环，充电电截止条件为电压不高于2.0V,放电截止条件为电压不低于0.5V。
2.一种新型电池放电方法，其特征在于，利用权利要求1所述的电解液，其特征在于，电池发生充放电反应为：充电时正极为氧化镍至羟基氧化镍和析氧副反应，负极为锌离子的沉积和醌的还原反应；放电时正极为羟基氧化镍至氧化镍的反应；负极为锌的溶解反应和醌的氧化反应。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101677136A (zh) * 2008-09-18 2010-03-24 中国人民解放军63971部队 一种碱性锌液流电池用电解质溶液
WO2016078491A1 (zh) * 2014-11-17 2016-05-26 中国科学院大连化学物理研究所 一种长寿命锌溴液流电池
KR20160150158A (ko) * 2015-06-18 2016-12-29 주식회사 비츠로셀 니켈-아연 플로우 전지용 전해액 및 이를 포함하는 니켈-아연 플로우 전지
CN107171012A (zh) * 2017-06-14 2017-09-15 北京航空航天大学 一种茜素类液流电池负极电解液及采用它的茜素类液流电池
WO2018020586A1 (ja) * 2016-07-26 2018-02-01 日立化成株式会社 フロー電池システム及び発電システム

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101915705B1 (ko) * 2016-07-05 2018-11-06 한국과학기술연구원 유기 분자가 첨가제로 포함된 레독스 플로우 전지용 전해액의 제조 방법 및 이를 이용한 레독스 플로우 전지

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101677136A (zh) * 2008-09-18 2010-03-24 中国人民解放军63971部队 一种碱性锌液流电池用电解质溶液
WO2016078491A1 (zh) * 2014-11-17 2016-05-26 中国科学院大连化学物理研究所 一种长寿命锌溴液流电池
KR20160150158A (ko) * 2015-06-18 2016-12-29 주식회사 비츠로셀 니켈-아연 플로우 전지용 전해액 및 이를 포함하는 니켈-아연 플로우 전지
WO2018020586A1 (ja) * 2016-07-26 2018-02-01 日立化成株式会社 フロー電池システム及び発電システム
CN107171012A (zh) * 2017-06-14 2017-09-15 北京航空航天大学 一种茜素类液流电池负极电解液及采用它的茜素类液流电池

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