【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有卤素螯合剂的电池相关申请的交叉引用本申请要求澳大利亚临时申请AU2018903432的优先权，该澳大利亚临时申请的全部公开内容通过交叉引用并入本文中。
本专利技术涉及能量储存和产生，尤其涉及电池。
技术介绍
液流电池一直以来因其潜在的长寿命、深度放电特征和潜在较低的制造成本而被认为是最适合公用事业应用的储存技术。液流电池与其他电池技术的不同之处在于，将电解质泵送到电极上，电极保持电化学惰性，通过氧化态的变化(例如钒氧化还原)或通过电沉积(诸如锌溴电池)来储存电荷。在这些中，锌溴电池(ZBB)为挑战液流电池系统的大多数问题提供了解决方案并且被认为是一种非常有前景的技术。锌溴液流电池由两个被渗透膜分隔开的单电池组成，溴化锌/溴电解质水溶液通过渗透膜循环。在充电步骤期间，将锌电镀在碳负极上，并在碳正极上放出Br2。溶解在电解质中的分子络合剂，诸如N-乙基-N-甲基吡咯烷鎓溴化物(MEPBr))用于通过将大部分Br2与MEPBr络合，形成所谓的多溴化合物络合物(MEPBrn)，降低元素Br2的反应性和蒸气压。这样减少了电池的自放电并提高了该系统的安全性。该络合物经由流动的电解质从电极中去除，并储存在外部贮器中。放电时，络合物通过阀门或第三泵的操作返回到电池组中。锌在负极上被氧化成锌离子；Br2从络合物中释放，随后在正极上还原为Br-离子。除了锌和溴以外，此类系统还可以用各种金属和卤化物来操作。卤化物，特别是氯和溴在水溶液中的高溶解度，导致基于卤化物的电池的关键技术挑战，因为卤化物从正极到负...
【技术保护点】
1.一种电池，所述电池包括/n负极，/n正极，/n置于所述负极和所述正极之间的电解质，/n与所述正极接触的卤素，以及/n与所述负极接触的金属，/n其中所述卤素与聚合物卤素螯合剂(HSA)接触，所述聚合物卤素螯合剂是包含能够螯合所述卤素的部分的聚合物。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180912 AU 20189034321.一种电池，所述电池包括
负极，
正极，
置于所述负极和所述正极之间的电解质，
与所述正极接触的卤素，以及
与所述负极接触的金属，
其中所述卤素与聚合物卤素螯合剂(HSA)接触，所述聚合物卤素螯合剂是包含能够螯合所述卤素的部分的聚合物。
2.根据权利要求1所述的电池，其中在放电期间，在所述正极处所述卤素被还原并且在所述负极处所述金属被氧化。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电池，其中所述卤素与所述聚合物HSA络合。
4.一种放完电的电池，所述放完电的电池包括
负极，
正极，
电解质，
卤化物，其中所述卤化物与所述正极接触，以及
金属阳离子，其中所述金属阳离子与所述负极接触，
其中所述卤化物与所述聚合物卤素螯合剂(HSA)接触，所述聚合物卤素螯合剂是包含能够螯合所述卤化物的卤素的部分的聚合物。
5.根据权利要求4所述的电池，其中在充电期间，在所述正极处所述卤化物被氧化并且在所述负极处所述金属被还原。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池，其中能够螯合所述卤素的所述部分是卤化季铵基团、卤化鏻基团或卤化锍基团。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池，其中能够螯合所述卤素的所述部分是卤化季铵基团。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池，其中所述电解质是含水电解质。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的电池，其中所述电解质是非水电解质。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电池，其中所述电解质是凝胶电解质。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电池，其中所述电池还包括置于所述负极和所述正极之间的至少一个半渗透屏障。
12.根据权利要求11所述的电池，其中所述聚合物HSA置于所述至少一个半渗透屏障上。
13.根据权利要求12所述的电池，其中所述聚合物HSA置于所述半渗透屏障的面向正极的表面或所述半渗透屏障的面向负极的表面上，或者置于所述半渗透屏障的两个面上。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的电池，其中所述聚合物HSA分布在整个所述半渗透屏障中。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的电池，其中所述电池包括置于所述负极和所述正极之间的两个或更多个半渗透屏障。
16.根据权利要求12至14中任一项所述的电池，其中所述电池包括不超过一个半渗透屏障，所述半渗透屏障是垫片。
17.根据权利要求11至15中任一项所述的电池，其中所述电池包括不超过两个半渗透屏障，其中有所述聚合物HSA置于其上的所述至少一个半渗透屏障是膜，而第二个半渗透屏障是垫片。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的电池，其中所述半渗透屏障包括以下的一种或多种：基于纤维素的材料、液晶聚合物、玻璃纤维、聚烯烃、纤维复合材料、海绵、织物、多孔陶瓷、胶凝液体、聚乙烯或卤化聚合物。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的电池，其中所述半渗透屏障包括纸。
20.根据权利要求11至18中任一项所述的电池，其中所述半渗透屏障包括聚(氯乙烯)(PVC)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚偏氟乙烯(PvDF)。
21.根据权利要求1至10中任一项所述的电池，其中所述电池不包括置于所述负极和所述正极之间的半渗透屏障。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的电池，其中所述正极包括正极有源层，其中所述聚合物HSA分布在所述正极有源层中和/或所述正极有源层上。
23.根据权利要求22所述的电池，其中所述正极有源层包含石墨化碳材料。
24.根据权利要求22或权利要求23所述的电池，其中所述正极有源层包含表面积大于70cm2/cm3的碳材料。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的电池，其中所述正极有源层包含碳毡、碳泡沫、填充碳粉、膨胀石墨、气凝胶碳、干凝胶碳或溶胶-凝胶化碳。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的电池，其中所述正极有源层包含碳毡或填充碳粉。
27.根据权利要求26所述的电池，其中所述碳粉为活性炭、炭黑、膨胀石墨、石墨或它们中两种或更多种的组合。
28.根据权利要求22至27中任一项所述的电池，其中所述正极有源层包括填充碳粉而不包括聚合物粘合剂。
29.根据权利要求1至28中任一项所述的电池，其中所述金属选自由Zn、Mg、Li、K、Ca、Fe、Ni和Al组成的组。
30.根据权利要求1至29中任一项所述的电池，其中所述金属是Zn。
31.根据权利要求1至30中任一项所述的电池，其中所述卤素选自由氟、氯、溴和碘组成的组，或者所述卤化物选自由氟化物、氯化物、溴化物和碘化物组成的组。
32.根据权利要求1至31中任一项所述的电池，其中所述卤素是溴或所述卤化物是溴化物。
33.根据权利要求1至32中任一项所述的电池，其中所述聚合物HSA是式(I)的化合物的聚合物：
其中
Z为N、P或S，
R1为烯丙基或乙烯基，
R2选自由烯丙基、乙烯基和任选取代的支化或未支化的C1至C18烷基组成的组，并且X-为Cl-、I-、Br-、F-、SCN-、OCN-、OH-、C2O42-、HCOO-、HCO3-、CO32-、OCl-、OBr-、BrO3-、ClO3-、SO32-、NO2-、IO3-、H2PO4-、HPO42-、SO4-、NO3-、ClO4-、双(三氟甲基磺酰基)-酰亚胺、双(氟磺酰基)酰亚胺、六氟磷酸根、四氟硼酸根、三(五氟)三氟磷酸根、乙酸根、丙酸根、戊酸根、己酸根、或它们的组合，或
R2和X-不存在，并且
R3和R4各自独立地选自烯丙基、乙烯基、任选取代的支化或未支化的C1至C18烷基，或
R3和R4与Z连接在一起形成任选地包含一个或多个选自由O、P和N组成的组的杂原子的4元、5元或6元环，其中所述环被任选取代，
其中每个任选的取代基独立地选自由以下组成的组：烯丙基、乙烯基、支化或未支化的C1至C18烷基、Cl、Br、I、F、-OR5、-NR5R6、-N+R5R6R7、-SR5、-COOR5和羰基，
其中R5、R6和R7各自独立地选自支化或未支化的C1至C18烷基或H，并且R5、R6和R7中的任意两个与N连接在一起形成4元、5元或6元环。
34.根据权利要求33所述的电池，其中R2选自由烯丙基、乙烯基和支化或未支化的C1至C5烷基组成的组，并且
R3和R4各自独立地选自烯丙基、乙烯基和支化或未支化的C1至C5烷基，或R3和R4与Z连接在一起形成5元或6元环，其中所述环任选地被羰基取代；或者
其中R3和R4与Z连接在一起形成5元或6元环，其中所述环任选地被羰基取代，并且R2不存在。
35.根据权利要求1至34中任一项所述的电池，其中所述聚合物HSA是式(II)的化合物的聚合物或共聚物：
其中
R1为H或甲基，
R2为H或CH2Z+R4R5R6X-，
其中当R2为H时，R3为CH2Z+R4R5R6X-，并且当R2为CH2Z+R4R5R6X-时，R3为支化或未支化的C1至C12烷基，并且
其中R4、R5和R6独立地选自支化或未支化的C1至C12烷基，或R4和R5与Z连接一起形成5元或6元环，而R6为支化或未支化的C1至C12烷基，并且
其中X-为Cl-、I-、Br-、F-、SCN-、OCN-、OH-、C2O42-、HCOO-、HCO3-、CO32-、OCl...
【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·马施梅耶尔，N·科德，T·埃利斯，赵树丰，B·S·沃克特，D·N·纽恩，T·V·黄，
申请(专利权)人：格利恩技术私人有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU
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