一种锌-溴/碘双液流电池制造技术

本发明专利技术公开了一种锌

【技术实现步骤摘要】
一种锌
‑
溴/碘双液流电池


[0001]本专利技术涉及电池
，特别是涉及一种锌
‑
溴/碘双液流电池。

技术介绍

[0002]锌基氧化还原液流电池是一种将能量储存在溶液中的电化学系统，其具有高能量密度，低成本，长寿命，模块化，环保安全等特点，长期以来被视为重要的储能技术之一。如锌溴液流电池，正负半电极由隔膜分开，两侧电解液都为ZnBr2溶液。在动力泵的作用下，电解液在储液罐和电池构成的闭合回路中进行循环流动。锌溴电池中发生的基本电极反应为：
[0003]正极：
[0004]负极：
[0005]在电极反应中，电解液水相中溴单质浓度过大，会降低电池性能，如自放电增大，电池内阻增大，电极表面活性下降。而且Br2/Br
‑
较低的电极动力学反应速度限制了其工作电流密度。因此，提供一种具有高反应活性的锌
‑
溴/碘双液流电池对于电池领域具有重要意义。

技术实现思路

[0006]基于上述内容，本专利技术提供一种锌
‑
溴/碘双液流电池，通过在电极两端加入脉冲，并辅以Cl2和等离子体处理，提高Br2/Br
‑
、I2/I
‑
的电极动力学速率，增强工作电流密度，提高电池的反应活性。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]本专利技术技术方案之一，一种提高锌
‑
溴/碘双液流电池反应活性的方法，在充电过程中在电极两端施加脉冲，在放电过程中对正极电解液中的溴/碘单质进行等离子体处理。
[0009]进一步地，所述施加脉冲的电压为2
‑
6V。
[0010]充电过程中，电极两端加入2
‑
6V脉冲，能够加速Br2和I2溶解到电解液内，充电过程中电极反应为：
[0011]正极：
[0012][0013][0014]负极：
[0015]进一步地，所述离子体处理的功率为1
‑
5KW。
[0016]利用等离子体处理仪，将溴/碘单质等离子体化。放电过程中电极反应为：
[0017]正极：Br2(g)
→
2Br
·
；2Br
·
+2e
‑
→
2Br
‑
[0018]I2(g)
→
2I
·
；2I
·
+2e
‑
→
2I
‑
[0019]Gl2(g)
→
2Cl
·
；2Cl
·
+2e
‑
→
2Cl
‑
[0020]负极：Zn(s)
‑
2e
‑
→
Zn
2+
[0021]进一步地，所述锌
‑
溴/碘双液流电池的电解液中包括ZnCl2。
[0022]进一步地，所述ZnCl2的浓度为0.1
‑
0.3mol/L。
[0023]本专利技术技术方案之二，一种用于上述方法的锌
‑
溴/碘双液流电池，包括用于处理所述锌
‑
溴/碘双液流电池正极电解液中溴/碘单质的等离子体处理仪，以及和所述锌
‑
溴/碘双液流电池电极的两端连接的脉冲器。
[0024]进一步地，还包括与所述等离子体处理仪连接的集流体。
[0025]进一步地，还包括设置在锌
‑
溴/碘双液流电池的阴极流道与极板之间的引流器。
[0026]在阴极流道与极板间加入一个引流器，使得阴极产生的Br2/I2和少量的作为辅助的Cl2全部收集到集流体内。将集流体连接1
‑
5KW等离子体处理仪，利用等离子体处理仪，将集流器内收集的溴/碘单质等离子体化。
[0027]进一步地，还包括管路循环系统；所述管路循环系统主要由泵、流道和储罐组成。
[0028]所述管路循环系统包括正、负极电解液储罐和流道，由(电解液循环)泵提供电解液的循环动力；引流器连接电解液储罐与集流器。
[0029]进一步地，所述脉冲器与所述锌
‑
溴/碘双液流电池电极的两端连接。
[0030]进一步地，所述锌
‑
溴/碘双液流电池的电解液包括ZnBr2和ZnI2[0031]所述ZnBr2的浓度为0.1
‑
0.3mol/L，ZnI2的浓度为0.1
‑
0.3mol/L，
[0032]进一步地，所述电池还包括双极板和隔膜。
[0033]双极板是发生电极反应的场所；隔膜将正极和负极的电解液隔开避免电解液短路。
[0034]进一步地，所述双极板为石墨板；所述隔膜为聚丙烯腈电池隔膜。
[0035]本专利技术公开了以下技术效果：
[0036]本专利技术提供一种提高锌
‑
溴/碘双液流电池反应活性的方法，在充电过程中在电极两端加入脉冲，加速Br2，I2溶解到电解液内，并以Cl2作为辅助，更易形成Br
‑
、I
‑
双离子。在放电过程中利用低温等离子体处理溴/碘/氯单质，提升其导电性，增强溴/碘/氯的反应活性，从而提高Br2/Br
‑
、I2/I
‑
的电极动力学速率，增强工作电流密度，提升电池的工作效率。
[0037]与电解液水相中单独存在的溴单质的锌
‑
溴单液流电池相比，本专利技术所提供的锌
‑
溴/碘双液流电池通过施加脉冲以及等离子体辅助的溴/碘，提高了导电性和活性，并以Cl2作为辅助，更易形成Br
‑
、I
‑
双离子，最终提高了Br2/Br
‑
、I2/I
‑
的电极动力学速率，增强了工作电流密度、减少了自放电效应、降低了电池内阻，从而提升了锌溴液流电池的性能。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]图1为本专利技术锌
‑
溴/碘双液流电池的充电过程示意图；
[0040]图2为本专利技术锌
‑
溴/碘双液流电池的放电过程示意图；
[0041]图3为本专利技术实施例1中Zn电极反应前的低分辨率和高分辨率透射电镜照片；其中，a为高分辨率照片，b为低分辨率照片；
[0042]图4为本专利技术实施例1中锌
‑
溴/碘双液流电池的性能图；
[0043]图5为本专利技术对比例1中锌
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高锌
‑
溴/碘双液流电池反应活性的方法，其特征在于，在充电过程中在电极两端施加脉冲，在放电过程中对正极电解液中的溴/碘单质进行等离子体处理。2.根据权利要求1所述的提高锌
‑
溴/碘双液流电池反应活性的方法，其特征在于，所述施加脉冲的电压为2
‑
6V。3.根据权利要求1所述的提高锌
‑
溴/碘双液流电池反应活性的方法，其特征在于，所述离子体处理的功率为1
‑
5KW。4.根据权利要求1所述的提高锌
‑
溴/碘双液流电池反应活性的方法，其特征在于，所述锌
‑
溴/碘双液流电池的电解液中包括ZnCl2。5.根据权利要求4所述的提高锌
‑
溴/碘双液流电池反应活性的方法，其特征在于，所述ZnCl2的浓度为0.1
‑
0.3mol/L。6.一种用于权利要求1
‑
5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利强，梁雅莉，郭云娜，贾鹏，唐永福，黄建宇，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：