一种铅液流电池制造技术

本发明专利技术公开了一种铅液流电池，包括正极板、负极板和含Pb2+电解液，所述正极板包括导电板和复合于导电板一侧的正极活性层，所述负极板包括导电板和复合于导电板一侧的负极活性层，所述含Pb2+电解液流经正极活性层和负极活性层的表面并发生电化学反应以形成电势差；所述正极活性层包括钛网和设于钛网表面的锡锑氧化物涂层，锡锑氧化物为SnO2和Sb2O3组成的混合物。能够解决现有技术中负极Pb枝状晶生长造成电池短路的问题以及PbO2与正极材料结合力弱、严重脱落的问题。本发明专利技术的液流电池具有装配简单、操作方便、电压高、节省空间等优点,可广泛应用于在电力储能、运载工具的电源等领域。

A lead liquid flow battery

The invention discloses a lead liquid flow battery, which comprises a positive plate, a negative plate and a Pb2+ containing electrolyte. The positive plate comprises a conductive plate and a positive active layer compounded on one side of the conductive plate. The negative plate comprises a conductive plate and a negative active layer compounded on one side of the conductive plate. The Pb2+ containing electrolyte flows through the positive active layer and the negative electrode. The positive active layer comprises a titanium mesh and a tin-antimony oxide coating on the surface of the titanium mesh. The tin-antimony oxide is a mixture of SnO2 and SB2O3. It can solve the problem of short circuit caused by negative Pb dendrite growth and the problem of weak adhesion and serious shedding of PbO2 and positive material in the prior art. The liquid flow battery of the invention has the advantages of simple assembly, convenient operation, high voltage and space saving, and can be widely used in the fields of electric energy storage, power supply of transportation tools, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种铅液流电池
本专利技术属于储能
，具体涉及一种甲基磺酸铅液流电池。
技术介绍
氧化还原液流电池是近几年兴起的一种储能装置，因其具有工作寿命长，可实现快速充放电，转化效率高等诸多优点而备受关注。并且，液流电池的功率和容量可以单独设计，电池的功率取决于电极的有效面积及电极的数量；电池的容量则取决于正负极沉积物的多少，充电时间越长，沉积物越多则电池的容量越大。氧化还原液流电池在平衡电网昼夜峰差、削峰填谷方面应用前景广阔。同时，作为可再生能源(如风能、太阳能)的配套储能设备，可以将间歇性的能量输入转换为连续平稳的电力输出。因此，研究氧化还原液流电池意义重大。甲基磺酸铅液流电池是以可溶性的甲基磺酸铅(Ⅱ)作为基质溶液，充电时可溶的Pb(II)在负极表面还原形成金属铅，在正极表面氧化形成固体PbO2，形成电势差，由于采用单一电解液，无需隔膜，只需要使正负极保持一定的距离即可。这样，使得电池的结构更为简单，降低了电池造价和运行成本。但是，可溶性铅酸液流电池的负极Pb容易生成枝状晶，枝状晶生长会接触正极造成电池的短路。同时正极的PbO2沉淀与电极的结合力不好，容易被溶液冲击而脱落，造成电池容量的损失。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种铅液流电池，解决现有技术中负极Pb枝状晶生长造成电池短路的问题以及PbO2与正极材料结合力弱、严重脱落的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种铅液流电池，包括正极板、负极板和含Pb2+电解液，所述正极板包括导电板和复合于导电板一侧的正极活性层，所述负极板包括导电板和复合于导电板一侧的负极活性层，所述含Pb2+电解液流经正极活性层和负极活性层的表面并发生电化学反应以形成电势差；所述正极活性层包括钛网和设于钛网表面的锡锑氧化物涂层，锡锑氧化物为SnO2和Sb2O3组成的混合物。作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供另一种铅液流电池，包括多个双极板、正极板、负极板和含Pb2+电解液，多个双极板分布于正极板和负极板之间且依次排列，所述正极板与相邻的双极板之间、相邻双极板之间、负极板与相邻的双极板之间均构成供含Pb2+电解液通过的流道；所述正极板包括导电板和复合于导电板一侧的正极活性层，所述负极板包括导电板和复合于导电板一侧的负极活性层，所述双极板包括导电板、复合于导电板一侧的正极活性层和复合于导电板另一侧的负极活性层，所述含Pb2+电解液流经各流道两侧的正极活性层和负极活性层的表面并发生电化学反应以形成电势差；所述正极活性层包括钛网和设于钛网表面的锡锑氧化物涂层，锡锑氧化物为SnO2和Sb2O3组成的混合物。钛网表层的SnO2/Sb2O3涂层具有良好的导电和耐腐蚀能力，电化学活性好，钛网具有多孔结构使其具有较大的比表面积，增加了活性点面积，和正极反应生成PbO2具有良好的结合能力。优选的，所述锡锑氧化物中，Sb2O3重量百分比为15～25％。优选的，所述锡锑氧化物涂层的厚度为1–2μm，所述钛网的厚度为1-2mm。优选的，各流道中设有流道框以分隔正负电极。优选的，所述负极活性层为泡沫镍层，所述泡沫镍层的厚度为1-2mm。负极材料采用碳/聚合物导电板+泡沫镍的复合电极，有利于负极Pb的沉积。优选的，所述导电板为碳和聚合物混合后制成的碳/聚合物导电板。优选的，所述电解液包括甲基磺酸铅、甲基磺酸溶液、添加剂和水。优选的，所述电解液中，甲基磺酸铅的浓度为0.7mol/L，甲基磺酸的浓度为1.0mol/L，所述添加剂为十六烷基三甲基氢氧化铵，所述添加剂的浓度为0.5mmol/L。优选的，双极板的数量为92块。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：采用专利技术的阳极材料(碳/聚合物导电板+具有SnO2/Sb2O3表面涂层的钛网)，提高了阳极PbO2与电极的结合力，通过充放电程序的设置，控制沉积层的“有效厚度”，在“有效厚度”范围内正负极的活性沉积物都能充分的沉积和溶解,获得了95％以上的库伦效率，与碳基正极材料相比，库伦效率得到了大幅度提高，能量效率接近80％，避免了PbO2的流失造成的电池效率和容量损失，解决了负极Pb的枝晶生长造成的电池短路问题。本专利技术的液流电池具有装配简单、操作方便、电压高、节省空间等优点,可广泛应用于在电力储能、运载工具的电源等领域。附图说明图1是10kW/100kWh铅液流电池的组装示意图。图2是正极铝合金底板尺寸图。图3是负极铝合金底板尺寸图。图4是正极板框尺寸图(侧视图放大10倍)。图5是负极板框尺寸图(侧视图放大10倍)。图6是流道框尺寸图。图7是双极板尺寸图(侧视图放大10倍)。图8是正/负电极制备示意图。图9是双极板电极的示意图。具体实施方式以下结合具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。实施例1：一种本专利技术的10kW/100kWh铅液流电池，如图1所示，包括92块双极板、正极板、负极板、94块流道框和含Pb2+电解液，92双极板分布于正极板和负极板之间且依次排列，正极板与相邻的双极板之间、相邻双极板之间、负极板与相邻的双极板之间均构成供含Pb2+电解液通过的流道；各流道中设有流道框以分隔正负电极。其中，正极板包括碳/聚合物导电板和复合于碳/聚合物导电板一侧的正极活性层；负极板包括碳/聚合物导电板和复合于碳/聚合物导电板一侧的负极活性层；双极板包括碳/聚合物导电板、复合于导电板一侧的正极活性层和复合于导电板另一侧的负极活性层；含Pb2+电解液流经各流道两侧的正极活性层和负极活性层的表面并发生电化学反应以形成电势差；本实施例中，正极活性层包括钛网和设于钛网表面的锡锑氧化物涂层，该锡锑氧化物由SnO2和Sb2O3组成，Sb2O3的重量百分比为15％，钛网的厚度为2mm，锡锑氧化物涂层的厚度为2μm。钛网表层的SnO2/Sb2O3具有良好的导电和耐腐蚀能力，电化学活性好，钛网具有多孔结构使其具有较大的比表面积，增加了活性点面积，和正极反应生成PbO2具有良好的结合能力。本实施例中，负极活性层为泡沫镍层，泡沫镍层的厚度为2mm。负极材料采用碳/聚合物导电板+泡沫镍的复合电极，有利于负极Pb的沉积。本实施例中，电解液包括甲基磺酸铅、甲基磺酸溶液、添加剂和水，该电解液中，甲基磺酸铅的浓度为0.7mol/L，甲基磺酸的浓度为1.0mol/L，所述添加剂为十六烷基三甲基氢氧化铵，所述添加剂的浓度为0.5mmol/L。本实施例的10kW/100kWh铅液流电池的制备过程如下：步骤1.电极有效面积的计算：对于10kW的电堆来说，如果串联100个单电池，要求每块的功率为10000/100＝100W，对于甲基磺酸铅液流电池来说，其额定放电平均电压为1.5V，故每个单电池的额定电流要求为100/1.5＝66.6A，取电流密度为10mA/cm2，计算可得有效面积为66.6/0.01＝6666.7cm2，因此，取长为120cm，宽为60cm，实际有效面积为120×60＝7200cm2(保证≥6666.7cm2即可)，进行重新计算可得，10kW的电堆有效面积为120×60cm2时，需要串联的单电池组为92个。步骤2.底板的尺寸设计：电堆两侧的基板采用的是铝合金材料，主要起固定作用，尺寸为158cm×78cm×50cm，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铅液流电池，其特征在于，包括正极板、负极板和含Pb2+电解液，所述正极板包括导电板和复合于导电板一侧的正极活性层，所述负极板包括导电板和复合于导电板一侧的负极活性层，所述含Pb2+电解液流经正极活性层和负极活性层的表面并发生电化学反应以形成电势差；所述正极活性层包括钛网和设于钛网表面的锡锑氧化物涂层，锡锑氧化物为SnO2和Sb2O3组成的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种铅液流电池，其特征在于，包括正极板、负极板和含Pb2+电解液，所述正极板包括导电板和复合于导电板一侧的正极活性层，所述负极板包括导电板和复合于导电板一侧的负极活性层，所述含Pb2+电解液流经正极活性层和负极活性层的表面并发生电化学反应以形成电势差；所述正极活性层包括钛网和设于钛网表面的锡锑氧化物涂层，锡锑氧化物为SnO2和Sb2O3组成的混合物。2.一种铅液流电池，其特征在于，包括多个双极板、正极板、负极板和含Pb2+电解液，多个双极板分布于正极板和负极板之间且依次排列，所述正极板与相邻的双极板之间、相邻双极板之间、负极板与相邻的双极板之间均构成供含Pb2+电解液通过的流道；所述正极板包括导电板和复合于导电板一侧的正极活性层，所述负极板包括导电板和复合于导电板一侧的负极活性层，所述双极板包括导电板、复合于导电板一侧的正极活性层和复合于导电板另一侧的负极活性层，所述含Pb2+电解液流经各流道两侧的正极活性层和负极活性层的表面并发生电化学反应以形成电势差；所述正极活性层包括钛网和设于钛网表面的锡锑氧化物涂层，锡...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘政，赵健，李远发，
申请(专利权)人：浩发环保科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44