水系液流电池制造技术

本发明专利技术公开了一种水系液流电池，其特征在于，包括水系电解液和分散在所述水系电解液中的负极活性材料，所述负极活性材料包括以下化学结构式的有机化合物：和

【技术实现步骤摘要】
水系液流电池


[0001]本专利技术涉及新能源
，更具体地，涉及一种水系液流电池
。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有体积小
、
容量密度大等优点，在数码产品
、
电动汽车这种高能耗又需要严格控制体积和重量的场景下，具有无可替代的优势
。
但是，锂离子电池也一直存在广为诟病的自放电和安全性问题
。
[0003]在发电和电网侧，这种对于体积和重量要求不敏感的使用场景中，液流电池能量密度偏小的缺点不再“感冒”。
而其更强的安全性和使用寿命具有足够强的竞争力
。
[0004]水系液流电池最大特点就是使用水系电解液，与使用有机电解液的电池相比，水溶液电解液离子的扩散快，因此，极板不需要做得很薄，制造工艺也更简单，有利于降低成本；水系电解液比有机电解液具有更好的离子迁移率
。
更重要的是，所用水系电解液材料无毒，安全性更高，废电池回收处理简单
。
[0005]目前，在市场上比较受欢迎的液流电池主要包括铁铬液流电池和全钒液流电池
。
其中，全钒液流电池技术最成熟，市场化最充分，缺点是钒价格高，导致电解液成本较高；铁铬液流电池成本低
、
技术成熟
、
原材料丰富
、
工作温度范围广，缺点是负极易析出氢气，存在安全隐患
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种水系液流电池，降低成本，同时避免安全隐患
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种水系液流电池，包括水系电解液和分散在所述水系电解液中的负极活性材料，所述负极活性材料包括以下化学结构式的有机化合物：
[0009]和
/
或其中，
R
代表烷基或氢原子，
X
代表碳或氮原子
。
[0010]优选的，所述烷基选自甲基
、
乙基
、
正丙基或异丙基
。
[0011]优选的，所述负极活性材料包括喹啉及其烷基衍生物
、
喹喔啉及其烷基衍生物
、
吲哚及其烷基衍生物中的一种或两种以上
。
[0012]优选的，还包括插入所述水系电解液的正极，所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料包括过渡金属氢氧化物
。
[0013]优选的，所述过渡金属氢氧化物包括镍的氢氧化物和
/
或钴的氢氧化物
。
[0014]优选的，所述负极活性材料在所述水系电解液中的浓度为
0.05mol/L
～
3mol/L。
[0015]优选的，所述水系电解液为碱性电解液，所述碱性电解液的浓度为
0.1mol/L
～
5.5mol/L。
[0016]优选的，还包括插入所述水系电解液的负极集流体和涂覆在所述负极集流体表面的催化剂，所述催化剂用于催化所述负极活性材料的反应
。
[0017]优选的，所述催化剂包括
MoNi4、Ni
和
Ni/P
中的一种或两种以上；
[0018]所述负极集流体为碳棒或碳纸
。
[0019]优选的，所述水系电解液中还包括不超过
25
％体积分数的添加剂，所述添加剂包括乙腈
、DMF、
四氢呋喃和碳原子数不大于3的醇类化合物中的一种或两种以上
。
[0020]实施本专利技术实施例，将具有如下有益效果：
[0021]本专利技术实施例通过采用喹啉
、
喹喔啉
、
吲哚及其含有烷基的衍生物等简单分子作为负极活性材料，避免负极发生析出氢气的副反应，避免安全隐患，同时，喹啉
、
喹喔啉
、
吲哚及其含有烷基的衍生物的简单分子已经商品化，成分单一，性能稳定，获取容易，成本更低
。
附图说明
[0022]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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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
。
[0023]其中：
[0024]图1是实施例1的水系液流电池的循环伏安测试曲线
。
[0025]图2是实施例1的水系液流电池的放电特性曲线
。
[0026]图3是实施例2的水系液流电池的循环伏安测试曲线
。
[0027]图4是实施例2的水系液流电池的放电特性曲线
。
[0028]图5是实施例3的水系液流电池的循环伏安测试曲线
。
[0029]图6是实施例3的水系液流电池的放电特性曲线
。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0031]本专利技术公开了一种水系液流电池，包括水系电解液和分散在水系电解液中的负极活性材料，负极活性材料包括以下化学结构式的有机化合物：
[0032]和
/
或其中，
X
代表碳原子或氮原子，
R
代表烷基或氢原子
。
[0033]在上述技术方案中，负极电极反应为含氮苯杂环有机化合物中的杂环发生加脱氢反应，具体如下：
[0034][0035]本专利技术通过采用喹啉
、
喹喔啉
、
吲哚及其含有烷基的衍生物等简单分子作为负极活性材料，避免负极发生析出氢气的副反应，避免安全隐患，同时，喹啉
、
喹喔啉
、
吲哚及其含有烷基的衍生物已经商品化，成分单一，性能稳定，获取容易，成本更低
。
[0036]在上述技术方案中，
R
可以相同，也可以不相同
。
[0037]在一具体实施例中，
R
为氢原子，具体的，负极活性材料包括喹啉
、
喹喔啉
、
吲哚
。
[0038]进一步的，水系液流电池还包括插入水系电解液的正极，正极包括正极活性材料，正极活性材料包括过渡金属氢氧化物，过渡金属氢氧化物中的过渡金属含有可变价态
。
[0039]在一具体实施例中，过渡金属氢氧化物可以包括镍的氢氧化物和
/...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水系液流电池，其特征在于，包括水系电解液和分散在所述水系电解液中的负极活性材料，所述负极活性材料包括以下化学结构式的有机化合物：和
/
或其中，
R
代表烷基或氢原子，
X
代表碳或氮原子
。2.
根据权利要求1所述的水系液流电池，其特征在于，所述烷基选自甲基
、
乙基
、
正丙基或异丙基
。3.
根据权利要求1所述的水系液流电池，其特征在于，，所述负极活性材料包括喹啉及其烷基衍生物
、
喹喔啉及其烷基衍生物
、
吲哚及其烷基衍生物中的一种或两种以上
。4.
根据权利要求1～3中任意一项所述的水系液流电池，，其特征在于，还包括插入所述水系电解液的正极，所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料包括过渡金属氢氧化物
。5.
根据权利要求4所述的水系液流电池，其特征在于，，所述过渡金属氢氧化物包括镍的氢氧化物和
/
或钴的氢氧化物
。6.

【专利技术属性】
技术研发人员：郑欣，李宗红，李寒煜，刘荣海，郭新良，邱方程，杨雪滢，宋玉锋，张少杰，初德胜，胡发平，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：