一种镁离子液流电池制造技术

本发明专利技术涉及电化学技术领域，特别涉及一种镁离子液流电池，极浆料罐、正极浆料罐、第一负极浆料输送管、第二负极浆料输送管、第一正极浆料输送管、第二正极浆料输送管、第一浆料循环泵、第二浆料循环泵、负极集流体、正极集流体及聚合物复合隔膜。本发明专利技术提供的镁离子液流电池，克服了传统镁电池使用镁作为负极材料容易在负极表面生成腐蚀产物或氧化膜的弊端，从根本上避免了因负极材料氧化而造成的电池性能下降的问题，并且可方便地实现电池的充放电，实现了液流电池的重复充电使用。

【技术实现步骤摘要】
一种镁离子液流电池
本专利技术涉及电化学
，特别涉及一种镁离子液流电池。
技术介绍
液流电池的核心原理是进行氧化还原反应，实现充放电过程的活性物质存储于电解液中，单电池或半电池电极只是作为发生反应的场所，而不是活性物质存储的地点。由于活性物质存储于电解液中，液流电池具有功率与容量分离、寿命长等优点。液流电池发展至今已有30多年历史，各国研究者通过变换两个氧化/还原电对，获得了多种可用的液流电池体系，液相储能电化学体系由早期的Cr/Fe和Ti/Fe体系，近年来又开发了全钒、钒/铈、全铬及第二代全钒(溴化钒)等体系，其中全钒体系在日本、加拿大、澳大利亚等国开始了初步的商品化进程。近年来随着钒价格节节攀升，全钒液流电池的成本日益增高，给其推广应用带来了难度，并且全钒液流电池的电解液在制造过程中会产生废气、粉尘和废水，尤其是含钒的硫酸废液处理不当会污染河流与地下水，对环境造成破坏。镁是一种化学电池电极材料，其理论比容量为2205mA.h/g，镁及几乎镁的所有化合物无毒或低毒，对环境友好，且价格低廉。近年来研制出的镁水电池等储备型干电池，均有其共同的技术瓶颈，即所谓的“电压滞后”现象，这主要是由于现有各类镁电池均以镁合金材料作为电池负极，由于镁的化学性质极其活泼，即使在大气环境中也会迅速氧化，在电池的电解液环境中更是会加剧镁负极的氧化速度，使其表面生成腐蚀产物或氧化膜。这层腐蚀产物或氧化膜相当于在镁负极与电解液之间建立了阻挡层，阻碍了电池反应，因此镁电池使用时必须一次性或者在较短的时间间隔内将其电量使用完，不能间歇使用。 【专利技术内容】 本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可重复充电使用的镁离子液流电池。 为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种镁离子液流电池，包括:负极浆料罐、正极浆料罐、第一负极浆料输送管、第二负极浆料输送管、第一正极浆料输送管、第二正极浆料输送管、第一浆料循环泵、第二浆料循环泵、负极集流体、正极集流体及聚合物复合隔膜。 所述负极集流体内部设置有迂回分布的第一导流沟槽；所述负极集流体上设置有电池负极引线端；所述第一导流沟槽的一端通过所述第一负极浆料输送管与所述负极浆料罐的一端连接；所述第一导流沟槽的另一端通过所述第二负极浆料输送管与所述负极浆料罐的另一端连接；所述第一浆料循环泵设置在所述第一负极浆料输送管或所述第二负极浆料输送管上。 所述正极集流体内部设置有迂回分布的第二导流沟槽；所述正极集流体上设置有电池正极引线端；所述第二导流沟槽的一端通过所述第一正极浆料输送管与所述正极浆料罐的一端连接；所述第二导流沟槽的另一端通过所述第二正极浆料输送管与所述正极浆料罐的另一端连接；所述第二浆料循环泵设置在所述第一正极浆料输送管或所述第二正极浆料输送管上； 所述负极集流体和所述正极集流体分别设置在所述聚合物复合隔膜的两侧。 所述负极浆料罐内装有负极混合浆料；所述负极混合浆料由金属镁粉与含镁盐的有机溶剂配置而成，或所述负极混合浆料由镁合金粉与含镁盐的有机溶剂配置的浆料。 所述正极浆料罐内装有正极混合浆料；所述正极混合浆料由碳材料催化剂与含锂盐的有机液体电解质混合并被高纯氧气饱和配置而成，或所述正极混合浆料由碳负载催化剂与含锂盐的有机液体电解质混合并被高纯氧气饱和配置而成。 进一步地,还包括:负极端板、正极端板、第一密封垫片、第二密封垫片、第三密封垫片、第四密封垫片及螺栓。所述第一密封垫片设置在所述负极集流体与所述聚合物复合隔膜之间，所述第二密封垫片设置在所述正极集流体与所述聚合物复合隔膜之间。所述第三密封垫片设置在所述负极集流体的外侧，所述第四密封垫片设置在所述正极集流体的外侦U。所述负极端板设置在所述第三密封垫片的外侧，所述正极端板设置在所述第四密封垫片的外侧；所述负极端板和所述正极端板通过所述螺栓固定在一起。 进一步地，所述正极端板和所述负极端板采用钢板或铝合金板制成；所述正极集流体和所述负极集流体采用石墨板或不锈钢板制成。 进一步地，所述镁盐为MgO、MgF2、Mg (ClO3) 2、MgB2和MgSO4中的至少一种。 进一步地，所述有机溶剂为EC、PC、DMC、DEC、EMC、DME、1，3-二氧环戊烷、链状二乙二醇二甲醚和链状二乙二醇二甲醚同系物中的至少一种。 进一步地,所述碳负载催化剂为金属单质、金属合金、金属氧化物、硒化物、金属氮化物、金属复合氧化物或过渡金属大环化合物，且所述金属单质、金属合金、金属氧化物、硒化物、金属氮化物、金属复合氧化物及所述过渡金属大环化合物具有电化学催化氧还原特性。 进一步地,所述碳材料催化剂为活性炭、泡沫碳、石墨粉、中间相碳微球、碳纳米管、碳纤维、富勒烯和石墨烯中的至少一种。 进一步地，所述聚合物复合隔膜由高分子材料和无机材料复合制成；所述高分子材料为聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚降冰片烯或聚四氟乙烯；所述无机材料为玻璃纤维、氧化娃、氧化招、氧化钛、氧化镁、偏招酸锂或钛酸锂。 进一步地，所述第一密封垫片、第二密封垫片、第三密封垫片及所述第四密封垫片采用硅胶片、聚四氟乙烯片或PVC片制成。 进一步地，所述第一负极浆料输送管、第二负极浆料输送管、第一正极浆料输送管及所述第二正极浆料输送管为不锈钢管、硅胶管或聚四氟乙烯管。所述负极浆料罐和所述正极浆料罐采用不锈钢或聚四氟乙烯材料制成。 本专利技术提供的镁离子液流电池，镁并不作为电池的负极，而是以镁粉或镁盐的形式掺入到电解液浆料中，通过Mg2+与负极集流体间发生“嵌入/脱出”反应进行电池的充放电。由于液流电池利用了 Mg2+ “脱嵌”反应实现充放电，克服了传统镁电池使用镁作为负极材料容易在负极表面生成腐蚀产物或氧化膜的弊端，从根本上避免了因负极材料氧化而造成的电池性能下降的问题，并且通过Mg2+的“脱嵌”反应可方便地实现电池的充放电，实现了液流电池的重复充电使用。 【附图说明】 图1为本专利技术实施例提供的镁离子液流电池结构示意图； 图2为本专利技术实施例提供的镁离子液流电池反应部分结构示意图； 图3为本专利技术实施例提供的负极集流体结构示意图。 【具体实施方式】 参见图1-图3，本专利技术实施例提供了一种镁离子液流电池，包括:负极浆料罐1、正极浆料罐6、第一负极浆料输送管31、第二负极浆料输送管32、第一正极浆料输送管41、第二正极浆料输送管42、第一浆料循环泵8、第二浆料循环泵7、负极集流体11、正极集流体17、聚合物复合隔膜13、负极端板9、正极端板15、第一密封垫片12、第二密封垫片14、第三密封垫片10、第四密封垫片16及螺栓。参见图3，负极集流体11内部设置有迂回分布的第一导流沟槽18 ;负极集流体11上设置有电池负极引线端。参见图1-图3，第一导流沟槽18的一端通过第一负极浆料输送管31与负极浆料罐I的一端连接；第一导流沟槽18的另一端通过第二负极浆料输送管32与负极浆料罐I的另一端连接；第一浆料循环泵8设置在第一负极浆料输送管31或第二负极浆料输送管32上。参见图1和图2，正极集流体17内部设置有迂回分布的第二导流沟槽；正极集流体17上设置有电池正极引线端。第二导流沟槽的一端通过第一正极浆料输送管41与正极浆料罐6的一端连接；第二导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁离子液流电池，其特征在于，包括：负极浆料罐、正极浆料罐、第一负极浆料输送管、第二负极浆料输送管、第一正极浆料输送管、第二正极浆料输送管、第一浆料循环泵、第二浆料循环泵、负极集流体、正极集流体及聚合物复合隔膜；所述负极集流体内部设置有迂回分布的第一导流沟槽；所述负极集流体上设置有电池负极引线端；所述第一导流沟槽的一端通过所述第一负极浆料输送管与所述负极浆料罐的一端连接；所述第一导流沟槽的另一端通过所述第二负极浆料输送管与所述负极浆料罐的另一端连接；所述第一浆料循环泵设置在所述第一负极浆料输送管或所述第二负极浆料输送管上；所述正极集流体内部设置有迂回分布的第二导流沟槽；所述正极集流体上设置有电池正极引线端；所述第二导流沟槽的一端通过所述第一正极浆料输送管与所述正极浆料罐的一端连接；所述第二导流沟槽的另一端通过所述第二正极浆料输送管与所述正极浆料罐的另一端连接；所述第二浆料循环泵设置在所述第一正极浆料输送管或所述第二正极浆料输送管上；所述负极集流体和所述正极集流体分别设置在所述聚合物复合隔膜的两侧；所述负极浆料罐内装有负极混合浆料；所述负极混合浆料由金属镁粉与含镁盐的有机溶剂配置而成，或所述负极混合浆料由镁合金粉与含镁盐的有机溶剂配置的浆料；所述正极浆料罐内装有正极混合浆料；所述正极混合浆料由碳材料催化剂与含锂盐的有机液体电解质混合并被高纯氧气饱和配置而成，或所述正极混合浆料由碳负载催化剂与含锂盐的有机液体电解质混合并被高纯氧气饱和配置而成。...

【技术特征摘要】
1.一种镁离子液流电池，其特征在于，包括:负极浆料罐、正极浆料罐、第一负极浆料输送管、第二负极浆料输送管、第一正极浆料输送管、第二正极浆料输送管、第一浆料循环泵、第二浆料循环泵、负极集流体、正极集流体及聚合物复合隔膜； 所述负极集流体内部设置有迂回分布的第一导流沟槽；所述负极集流体上设置有电池负极引线端；所述第一导流沟槽的一端通过所述第一负极浆料输送管与所述负极浆料罐的一端连接；所述第一导流沟槽的另一端通过所述第二负极浆料输送管与所述负极浆料罐的另一端连接；所述第一浆料循环泵设置在所述第一负极浆料输送管或所述第二负极浆料输送管上； 所述正极集流体内部设置有迂回分布的第二导流沟槽；所述正极集流体上设置有电池正极引线端；所述第二导流沟槽的一端通过所述第一正极浆料输送管与所述正极浆料罐的一端连接；所述第二导流沟槽的另一端通过所述第二正极浆料输送管与所述正极浆料罐的另一端连接；所述第二浆料循环泵设置在所述第一正极浆料输送管或所述第二正极浆料输送管上； 所述负极集流体和所述正极集流体分别设置在所述聚合物复合隔膜的两侧； 所述负极浆料罐内装有负极混合浆料；所述负极混合浆料由金属镁粉与含镁盐的有机溶剂配置而成，或所述负极混合浆料由镁合金粉与含镁盐的有机溶剂配置的浆料； 所述正极浆料罐内装有正极混合浆料；所述正极混合浆料由碳材料催化剂与含锂盐的有机液体电解质混合并被高纯氧气饱和配置而成，或所述正极混合浆料由碳负载催化剂与含锂盐的有机液体电解质混合并被高纯氧气饱和配置而成。2.根据权利要求1所述的镁离子液流电池，其特征在于，还包括:负极端板、正极端板、第一密封垫片、第二密封垫片、第三密封垫片、第四密封垫片及螺栓； 所述第一密封垫片设置在所述负极集流体与所述聚合物复合隔膜之间，所述第二密封垫片设置在所述正极集流体与所述聚合物复合隔膜之间； 所述第三密封垫片设置在所述负极集流体的外侧，所述第四密封垫片设置在所述正极集流体的外侧； 所述负极端板设置在所述第三密封垫片的外侧，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秋荣，沈钰，
申请(专利权)人：嘉兴中科亚美合金技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33