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一种用于 铁铬液流电池的含添加剂的 电解液及其应用

阅读：896发布：2022-03-09

专利汇可以提供一种用于铁铬液流电池的含添加剂的电解液及其应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种用于铁铬液流电池的含添加剂的电解液及其应用，属于液流电池储能技术领域。所述含添加剂的电解液是在基础电解液中加入添加剂后获得的含有M离子的电解液，所述M离子为锡离子、钙离子、钴离子、锰离子、锑离子、钼离子、镉离子和锶离子中的一种或几种；所述M离子在电解液中浓度为0.001mol/L～0.5mol/L。本发明使用的电解液能够有效提高正负极氧化还原电对的反应活性，提高电池性能，并能够减少副反应，减缓容量衰减。本发明电解液的获得操作简单、成本低，同时能够保证电池长期地高效稳定运行。，下面是一种用于铁铬液流电池的含添加剂的电解液及其应用专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于铁铬液流电池的含添加剂的电解液，其特征在于：所述含添加剂的电解液是在基础电解液中加入添加剂后获得的含有M离子的电解液，所述M离子为锡离子、钙离子、钴离子、锰离子、锑离子、钼离子、镉离子和锶离子中的一种或几种；所述M离子在电解液中浓度为0.001mol/L～0.5mol/L。
2.根据权利要求1所述的用于铁铬液流电池的含添加剂的电解液，其特征在于：所述M离子在电解液中的浓度为0.01mol/L～0.1mol/L；所述添加剂为含M元素的化合物，所述含M元素的化合物为M元素的氯化物、溴化物、硝酸盐和醋酸盐中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的用于铁铬液流电池的含添加剂的电解液，其特征在于：所述基础电解液的组成如下：
4.根据权利要求3所述的用于铁铬液流电池的含添加剂的电解液，其特征在于：所述基础电解液的组成如下：
5.根据权利要求3或4所述的用于铁铬液流电池的含添加剂的电解液，其特征在于：所述基础电解液中，铁离子为Fe3+和/或Fe2+，铬离子为Cr3+、Cr2+、CrO42-、CrO2-和Cr2O72-中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的用于铁铬液流电池的含添加剂的电解液的应用，其特征在于：
所述含添加剂的电解液作为正极或者负极电解液应用于铁铬液流电池中。

说明书全文

一种用于铁铬液流电池的含添加剂的 电解液及其应用

技术领域

[0001] 本发明涉及液流电池储能技术领域，具体涉及一种用于铁铬液流电池的含添加剂的电解液及其应用。

背景技术

[0002] 随着化石能源的不断消耗及环境污染日益严重，太阳能、风能等可再生能源受到广泛应用。然而这些可再生能源发电的不稳定性和不连续性制约了其进一步的发展。为提高可再生能源发电的电力品质和可靠性，规模储能技术是有效的解决方法之一。铁铬液流电池由于其具有系统能源和功率相互独立、响应速度快、安全可靠、循环寿命长、能量效率高等优点而成为可再生能源发电等规模化储能中最具发展前景的技术之一。

[0003]

[0004] 作为铁铬液流电池的关键部件，电解液在很大程度上决定了电池的性能及稳定性。在实际运行过程中，由于负极电解液中铬离子的反应活性低，远低于正极的反应活性，导致电池性能较低，且铬离子反应的电极电位与析氢电位接近，在充放电过程中，铁铬液流电池的性能受析氢反应影响较大。此外，铁铬液流电池通常采用较高的工作温度，又加剧了析氢反应，导致在多循环运行时，电池的容量衰减较快。因此，提高铁铬液流电池电解液中铬离子的反应活性，减少析氢副反应尤其重要。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种用于铁铬液流电池的含添加剂的电解液及其应用，该电解液能够提高铁铬液流电池的性能，减少析氢副反应，从而达到铁铬液流电池高效稳定运行的目的。

[0006] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

[0007] 一种用于铁铬液流电池的含添加剂的电解液，是在基础电解液中加入添加剂后获得含有M离子的电解液；所述M离子为锡离子、钙离子、钴离子、锰离子、锑离子、钼离子、镉离子和锶离子中的一种或几种；所述M离子在电解液中浓度为0.001mol/L～0.5mol/L，所述M离子在电解液中的优选浓度为0.01mol/L～0.1mol/L。所述添加剂为含M元素的化合物，所述含M元素的化合物为M元素的氯化物、溴化物、硝酸盐和醋酸盐中的一种或几种。

[0008] 所述基础电解液的组成如下：

[0009]

[0010] 所述基础电解液的优选组成如下：

[0011]

[0012] 所述基础电解液中，铁离子为Fe3+和/或Fe2+，铬离子为Cr3+、Cr2+、CrO42-、CrO2-和Cr2O72-中的一种或几种。

[0013] 所述含添加剂的电解液作为正极或者负极电解液应用于铁铬液流电池中。

[0014] 与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

[0015] 1)本发明使用的电解液，能够提高电极反应的电化学活性，提高电池性能。

[0016] 2)本发明使用的电解液能够减少负极析氢副反应，提高电池的效率，同时减缓性能衰减。

[0017] 3)本发明电解液的获得操作简单、成本低，同时能够保证电池长期地高效稳定运行。附图说明

[0018] 图1是实施例1中含氯化锡添加剂的负极电解液和不含任何添加剂的空白负极电解液组装电池时的充放电曲线图。

[0019] 图2是实施例1中含氯化锡添加剂的负极电解液和不含任何添加剂的空白负极电解液组装电池时的电池性能对比图。

具体实施方式

[0020] 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。

[0021] 以下实施例中M表示mol/L。

[0022] 实施例1

[0023] 向基础电解液中(1.0MFeCl2、1.0MCrCl3、3MHCl、水余量)中加入20mMSnCl2，充分搅拌均匀并且完全溶解后制得待测电解液。分别用70mL含SnCl2的待测电解液和空白电解液(1.0MFeCl2、1.0MCrCl3、3MHCl，水余量)作为负极电解液，70mL的空白电解液作为正极电解液，组装两个铁铬液流电池。其中，电池隔膜为60μm全氟磺酸膜(购于朝阳华鼎储能技术有限公司)，隔膜有效面积为28cm2，电极为石墨毡，双极板为石墨板，电流密度为120mA/cm2。单电池在65℃条件下进行恒流充放电，截止电压为0.7V～1.2V，由此得到如图1和图2所示的充放电曲线和效率曲线。在充放电过程中，由于Sn2+离子加入，降低了充电和放电过程中的极化过电位，使得电池放电容量增加，同时充放电过程中的电压效率升高，此外，Sn2+离子的适量加入协同其他离子在一定程度上抑制了析氢反应的发生，减缓了容量衰减。因此，SnCl2能够明显改善电解液长期运行的稳定性，提高电池的能量效率，实现铁铬液流电池更稳定的运行。

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