一种稀土-钒液流电池制造技术

本发明专利技术提供一种稀土

【技术实现步骤摘要】
一种稀土
‑
钒液流电池


[0001]本专利技术涉及液流电池的
，尤其涉及一种稀土
‑
钒液流电池，可广泛应用于新能源的大规模储能
。

技术介绍

[0002]广泛地利用太阳能
、
风能等可再生能源来取代化石能源是避免温室效应灾难性后果的最佳策略之一
。
然而太阳能和风能的间歇性对电网的安全管理带来了巨大挑战
。
[0003]智能电网的发展需要一种可靠的储能装置来调节功率的输入输出，以达到最高的能量利用效率
。
在各种大规模能量储存方案中，抽水储能和压缩空气储能具有最好的成本效益，但是二者需要特殊的地理和地质要求
。
除此二者之外，液流电池以其响应速度快
、
可快速充放电和安全性能高等优点成为最具发展潜力的大规模储能装置之一
。
[0004]液流电池的活性物质溶解在电解液中；在泵的推动下，电解液循环流动于储液罐与电极室之间
。
这种结构特点使液流电池的功率与容量相互独立，可以显著地提高系统设计的灵活性，有利于满足客户不同的需求
。
[0005]目前，已有研究和开发的液流电池类型包括全钒
、
多硫化钠
/
溴
、
锌溴和锌铈等电池体系
。
其中：全钒液流电池因使用单一元素钒作为储能物质，可以避免正
、
负极电解液交叉混合引起的容量损失问题，不足之处在于全钒液流电池的单电池电压较小为
1.26V
；多硫化钠
/
溴
、
锌溴电池体系所使用的储能物质廉价易得，不足之处在于溴的腐蚀性强，易引起环境安全方面的担忧；锌铈液流电池具有单电池电压大
(
约为
2.50V)
，不足之处在于强酸性环境下负极锌的有效沉积面临严重的挑战
。
随着可再生能源的不断开发利用，液流电池将迎来一个快速发展的时期
。
[0006]中国专利
CN108258292A
公开了一种全钒液流电池正极电解液及其配置方法，其是将稀土离子钪
、
钇
、
镧
、
铈
、
镨
、
钕
、
钷
、
钐
、
铕
、
钆
、
铽
、
镝
、
钬
、
铒
、
铥
、
镱和镥中的一种或多种添加到传统的全钒液流电池正极电解液中制备而成，且其
技术介绍
中提到了添加剂可以为含磷添加剂
、
含钼和铌的酸铵盐添加剂
、
硅钨酸
、
硅钼酸
、
硅铌酸
、
硅钽酸等添加剂；显然并未考虑负极电解液中稀土离子的添加和所起作用；而正极电解液中的成分也只是增加了添加剂，并未增加其他有益成分来提高液流电池的性能
。
[0007]中国专利
CN105762395A
公开了一种含有复合添加剂的全钒液流电池正极电解液及其应用，其给出了正极电解液中添加含有磷酸盐和钨酸盐的复合添加剂，显然与上述中国专利
CN108258292A
的
技术介绍
中的方案存在类似的技术缺陷，其中的复合添加剂也是未考虑负极电解液中的应用
。
[0008]中国专利
CN109888350A
公开了一种中温型全钒液流电池的电解液，其是使用硫酸盐作为正极电解液添加剂，能够有效抑制全钒液流电池正极电解液中五价钒离子沉淀的问题，使电池能够升温至
50℃
条件下稳定运行；然而其并未能够有效提高整体液流电池的性能
。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是当前的全钒液流电池的电解液改进大多是在于对正极电解液含磷添加剂
、
含钼和铌的酸铵盐添加剂
、
硅钨酸
、
硅钼酸
、
硅铌酸
、
硅钽酸等添加剂的添加，并未考虑负极电解液中稀土离子的添加和所起作用，也未考虑正极电解液中其他成分的添加和所起作用，如何改进能够提高整体液流电池的性能包括单电池电压
、
充放电性能等难以预期
。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：
[0011]一种稀土
‑
钒液流电池，所述稀土
‑
钒液流电池包括由负极
、
活性物质包含稀土离子的负极电解液
、
正极
、
活性物质包含
VO
2+
/VO
2+
的正极电解液
、
隔膜组成的多节电池单体联成的电堆，以及负极电解液储罐
、
负极电解液输送泵
、
正极电解液储罐和正极电解液输送泵；
[0012]其中：所述隔膜将每节电池单体分隔为负极室和正极室两部分，所述负极在所述负极室中，所述正极在所述正极室中；
[0013]所述负极室
、
所述负极电解液输液管
、
所述负极电解液输送泵
、
所述负极电解液储液罐连成循环回路，所述负极电解液在循环回路中循环流动；
[0014]所述正极室
、
所述正极电解液输液管
、
所述正极电解液输送泵
、
所述正极电解液储液罐连成循环回路，所述正极电解液在循环回路中循环流动
。
[0015]优选地，所述电池单体的正
、
负极可选用碳毡
、
石墨毡
、
石墨板
、
石墨纸或碳布等惰性材料；所述隔膜把电池单体分隔为正极室和负极室，正极在正极室中，负极在负极室中；所述隔膜选用阳离子交换膜
。
[0016]优选地，所述负极电解液的活性物质为稀土离子
Sm
3+
/Sm
2+
、Eu
3+
/Eu
2+
、Tm
3+
/Tm
2+
、Yb
3+
/Yb
2+
中的至少一种；所述正极电解液的活性物质为
VO
2+
/VO
2+
，或
VO
2+
/VO
2+
和稀土离子
Sm
3+
/Sm
2+
、Eu
3+
/Eu
2+
、Tm
3+
/Tm
2+
、Yb
3+
/Yb...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种稀土
‑
钒液流电池，其特征在于，所述稀土
‑
钒液流电池包括由负极
、
活性物质包含稀土离子的负极电解液
、
正极
、
活性物质包含
VO
2+
/VO
2+
的正极电解液
、
隔膜组成的多节电池单体联成的电堆，以及负极电解液储罐
、
负极电解液输送泵
、
正极电解液储罐和正极电解液输送泵；其中：所述隔膜将每节电池单体分隔为负极室和正极室两部分，所述负极在所述负极室中，所述正极在所述正极室中；所述负极室
、
所述负极电解液输液管
、
所述负极电解液输送泵
、
所述负极电解液储液罐连成循环回路，所述负极电解液在循环回路中循环流动；所述正极室
、
所述正极电解液输液管
、
所述正极电解液输送泵
、
所述正极电解液储液罐连成循环回路，所述正极电解液在循环回路中循环流动
。2.
根据权利要求1所述的稀土
‑
钒液流电池，其特征在于，所述负极电解液的活性物质为稀土离子
Sm
3+
/Sm
2+
、Eu
3+
/Eu
2+
、Tm
3+
/Tm
2+
、Yb
3+
/Yb
2+
中的至少一种；所述正极电解液的活性物质为
VO
2+
/VO
2+
，或
VO
2+
/VO
2+
和稀土离子
Sm
3+
/Sm
2+
、Eu
3+
/Eu
2+
、Tm
3+
/Tm
2+
、Yb
3+
/Yb
2+
中的至少一种
。3.
根据权利要求2所述的稀土
‑
钒液流电池，其特征在于，所述负极电解液包括活性物质
、H
+
、Zn
2+
、NaHSO3、NaHSO4、Na2S2O4，或活性物质
、VSO4、H
+
、Zn
2+
、NaHSO3、NaHSO4、Na2S2O4。4.
根据权利要求3所述的稀土
‑
钒液流电池，其特征在于，所述负极电解液的活性物质的摩尔浓度为
0.02
‑
6.0mol/L
，
VSO4的摩尔浓度为
0.02
‑
6.0mol/L
，
H
+
的摩尔浓度为
0.02
‑
10mol/L
，
Zn
2+
的摩尔浓度为0‑
0.25mol/L
，
N...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢志鹏，毛天勇，辛梅清，曾德亮，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：