一种碱性锌铁液流电池或电堆运行策略制造技术

本发明专利技术公开了一种碱性锌铁液流电池或电堆运行策略，属于液流电池技术领域。首先，碱性锌铁液流电池或电堆运行一段时间，待电池或电堆的负极电解液的水向正极电解液迁移一定体积后，将电池或电堆正负极反充，至正负极两侧电解液平衡至初始体积；继续充/放电，至电池或电堆的负极电解液的水向正极电解液迁移一定体积后，将电池或电堆正负极反充，至正负极两侧电解液平衡至初始体积；依次循环重复上述过程。通过将碱性锌铁液流电池或电堆反充，解决了电解液中水迁移问题，降低电池或电堆维护成本；同时反充过程中利用锌与铁氰根直接反应，解决了碱性锌铁液流电池或电堆运行过程中锌累积问题，提升电池或电堆循环稳定性。提升电池或电堆循环稳定性。提升电池或电堆循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种碱性锌铁液流电池或电堆运行策略


[0001]本专利技术属于液流电池
，具体涉及一种碱性锌铁液流电池或电堆运行策略。

技术介绍

[0002]随着化石能源的日益枯竭，风能、太阳能等可再生能源的开发利用成为各国关注的焦点。由于风能、太阳能受天气等因素影响具有不连续、不稳定性，这会在可再生能源发电并网过程中对电网造成冲击，影响供电质量及电网稳定。储能技术则可解决这一问题，保证可再生能源发电并网的高效稳定运行。储能技术主要分为物理储能和化学储能两大类。其中以液流电池为代表的化学储能由于具有功率和容量相互独立、响应迅速、结构简单、易于设计、循环寿命长、环境友好等诸多优点在规模化储能上最具优势。碱性锌铁液流电池采用资源丰富的锌和铁作为活性物质，具有成本低(～$100/kWh)、开路电压高(1.74V)的特点，在储能领域特别是分布式储能领域具有很好的应用前景。但是碱性锌铁液流电池电解液在电场梯度和浓度梯度的共同作用下，电荷平衡离子携带的结合水从电池或电堆负极迁移至正极，且这一过程不可逆，造成电解液迁移严重，从而导致电池或电堆电解液体积的失衡，进而导致电池或电堆稳定性降低，大幅增加了电池或电堆的维护成本；此外锌铁液流电池在长期运行过程中，负极存在锌累积严重，也会大大降低电池稳定性，运行寿命和电池容量等性能。

技术实现思路

[0003]针对上述技术问题，本专利技术提供了一种碱性锌铁液流电池或电堆运行策略。
[0004]本专利技术通过以下方式实现：
[0005]一种碱性锌铁液流电池或电堆运行策略，通过将碱性锌铁液流电池或电堆反充，解决电解液中水迁移问题，使这一过程由不可逆转变为可逆，从而提升电池或电堆循环稳定性，降低电池或电堆维护成本；通过使碱性锌铁液流电池或电堆反充，利用锌与铁氰根直接反应，解决碱性锌铁液流电池或电堆运行过程中锌累积问题，提升电池循环稳定性。
[0006]一种碱性锌铁液流电池或电堆运行策略，主要包括如下步骤：
[0007](1)碱性锌铁液流电池或电堆运行一段时间，待电池或电堆的负极电解液的水向正极电解液迁移一定体积后，将电池或电堆正负极反充，至正负极两侧电解液平衡至初始体积；
[0008](2)继续充/放电，至电池或电堆的负极电解液的水向正极电解液迁移一定体积后，将电池或电堆正负极反充，至正负极两侧电解液平衡至初始体积；
[0009](3)依次循环重复步骤(1)和步骤(2)。
[0010]进一步地，所述的一定体积为负极电解液初始体积的1/5
‑
1/2。
[0011]进一步地，所述碱性锌铁液流电池或电堆的初始正负极电解液完全相同。
[0012]进一步地，初始正负极电解液含有Na
+
、K
+
、OH
‑
、Zn(OH)
42
‑
、Fe(CN)
64
‑
。
[0013]进一步地，初始正负极电解液中Zn(OH)
42
‑
的浓度为0.1～1mol L
‑1、Fe(CN)
64
‑
的浓度为0.1～1、OH
‑
的浓度为0.5～5mol L
‑1。
[0014]进一步地，所述碱性锌铁液流电池或电堆主要包括正极、正极电解液、隔膜、负极和负极电解液。
[0015]进一步地，所述的隔膜选自离子传导膜、Nafion膜中的一种，优选磺化聚醚醚酮离子传导膜。
[0016]进一步地，所述正极和负极的电极材料选自石墨毡或碳毡，优选碳毡。
[0017]本专利技术相对于现有技术具有的有益效果如下：
[0018]1.通过将碱性锌铁液流电池或电堆反充，解决电解液中水迁移问题，使这一过程由不可逆转变为可逆，从而提升电池或电堆循环稳定性。
[0019]2.通过将碱性锌铁液流电池或电堆反充，利用锌与铁氰根直接反应，解决碱性锌铁液流电池或电堆运行过程中锌累积问题，提升电池循环稳定性。
[0020]3.现有技术中，反充前需进行电解液互混进行容量恢复，本专利技术通过将碱性锌铁液流电池或电堆反充可实现在线解决电解液迁移问题，并不需要互混进行容量恢复及系统停止运行。
[0021]4.通过将碱性锌铁液流电池或电堆反充这种方法，解决了碱性锌铁液流电池随着电池长期运行过程中容量衰减问题，并且该方法操作极其简单，大大降低系统维护成本。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例涉及的附图进行简单地介绍。
[0023]图1为碱性锌铁液流电池或电堆反充示意图。
[0024]图2为实施例1的电池的循环性能图。
[0025]图3为实施例2的电堆的循环性能图。
[0026]图4为对比例1的电池的循环性能图。
具体实施方式
[0027]下面结合实施例对本专利技术进行详细的说明，但本专利技术的实施方式不限于此，显而易见地，下面描述中的实施例仅是本专利技术的部分实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，获得其他的类似的实施例均落入本专利技术的保护范围。
[0028]实施例1
[0029]以磺化聚醚醚酮(SPEEK)离子传导膜组装碱性锌铁液流电池。正负极电解液组成均为0.3mol L
‑1Na4Fe(CN)6+0.3mol L
‑1K4Fe(CN)6+0.3mol L
‑1Na2Zn(OH)4+2mol L
‑1NaOH；正极电解液体积80mL；负极电解液体积80mL；在80mA cm
‑2的电流密度条件下充电15min，然后电压截止为条件，80mA cm
‑2的电流密度条件下放电至0.1V。待电解液体积由负极测向正极测迁移20mL，将电池反充运行，随着循环的进行正负极两侧电解液平衡至初始体积，待电解液继续迁移20mL，再次将电池反充，如此循环。通过此种方法，电池循环性能稳定，电池累计运行750次循环性能稳定，无明显衰减。这也说明通过将电池反充解决水迁移问题可以提高碱性锌铁液流电池循环稳定性。将电池拆解后发现，电池内部无锌累积。此外，采用反充策略电池库伦效率保持稳定，表明采用反充策略电池容量稳定，解决了电池容量衰减问题。
[0030]实施例2
[0031]以磺化聚醚醚酮(SPEEK)离子传导膜组装碱性锌铁液流电堆。正负极电解液组成均为0.3mol L
‑1Na4Fe(CN)6+0.3mol L
‑1K4Fe(CN)6+0.3mol L
‑1Na2Zn(OH)4+2mol L
‑1NaOH；组装10节1000cm2电堆，正极电解液体积60L；负极电解液体积60L；在80mA cm
‑2的电流密度条件下充电1h，然后电压截止为条件，80mA cm
‑2的电流密度条件下放电至8V。待电解液体积由负极测向正极测迁移15L，将电池反充运行，随着循环的进行正负极两侧电解液平衡至初本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碱性锌铁液流电池或电堆运行策略，其特征在于，主要包括如下步骤：(1)碱性锌铁液流电池或电堆运行一段时间，待电池或电堆的负极电解液的水向正极电解液迁移一定体积后，将电池或电堆正负极反充，至正负极两侧电解液平衡至初始体积；(2)继续充/放电，至电池或电堆的负极电解液的水向正极电解液迁移一定体积后，将电池或电堆正负极反充，至正负极两侧电解液平衡至初始体积；(3)依次循环重复步骤(1)和步骤(2)。2.根据权利要求1所述的运行策略，其特征在于，所述的一定体积为负极电解液初始体积的1/5
‑
1/2。3.根据权利要求1所述的运行策略，其特征在于，所述碱性锌铁液流电池或电堆的初始正负极电解液完全相同。4.根据权利要求3所述的运行策略，其特征在于，初始正负极电解液含有Na
+
、K
+
、OH
‑
、Zn(OH)
42
‑
、Fe(C...

【专利技术属性】
技术研发人员：许鹏程，李先锋，袁治章，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：