一种锂液流电池反应器及电极悬浮液嵌锂合成方法技术

本发明专利技术公开了一种锂液流电池反应器及电极悬浮液嵌锂合成方法。所述电池反应器是在反应罐内固定一个或多个由负极集流芯、锂负极、镂空套管、多孔隔膜和正极集流芯构成的组装结构。利用该电池反应器能够对电极悬浮液进行电化学合成嵌锂，将电极悬浮液注入反应罐，在反应罐内锂负极脱嵌的锂离子通过镂空套管的孔隙、多孔隔膜，最终嵌入到电极悬浮液的活性材料颗粒中，通过调节电极悬浮液的流速、电压和循环反应的次数，来控制反应罐内电极悬浮液的电化学合成过程和嵌锂程度。该方法能够得到稳定的富锂电极材料或者具有较高电容量的亚稳相含锂合金，从而提高电池的能量密度和循环寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学储能电池技术，具体涉及ー种锂液流电池反应器及利用该电池反应器对电极悬浮液电化学嵌锂合成的方法。
技术介绍
锂离子液流电池综合了锂离子电池和液流电池的优点，是ー种输出功率和储能容量彼此独立、能量密度大、电解液环保无毒的新型化学储能技术。锂离子液流电池由正极悬浮液池、负极悬浮液池、电池反应器、液泵(或者其他动カ系统)及密封管道组成。其中，正极悬浮液池盛放正极复合材料颗粒(如磷酸铁锂复合材料颗粒)和电解液的混合物，负极悬浮液池盛放负极复合材料颗粒(如钛酸锂复合材料颗粒)和电解液的混合物。锂离子液流电池工作吋，电极悬浮液在液泵(或其他动力)的推动下通过密封管道在电极悬浮液池和电池反应器之间流动，流速可根据电极悬浮液浓度和环境温度(或者动カ大小)进行调节。其中，正极悬浮液由正极进液ロ进入电池反应器的正极反应腔，完成反应后由正极出液ロ通过密封管道返回正极储液罐。与此同时，负极悬浮液由负极进液ロ进入电池反应器的负极反应腔，完成反应后由负极出液ロ通过密封管道返回负极储液罐。在正极反应腔与负极反应腔之间有电子不导电的多孔隔膜，将正极悬浮液中的正极活性材料颗粒和负极悬浮液中的负极活性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂液流电池反应器，包括反应罐、正极集流芯、负极集流芯、锂负极、镂空套管和多孔隔膜；其中：所述负极集流芯为实心棒状或空心管状，在负极集流芯的两端设有负极集流导线；所述锂负极为箔状或带状，卷绕在负极集流芯的外表面；所述镂空套管包括镂空的内套管和外套管，所述锂负极和负极集流芯置于镂空套管的内套管内；所述多孔隔膜固定于镂空套管的内套管和外套管之间；所述正极集流芯缠绕在镂空套管的外套管表面，在正极集流芯两端设有正极集流导线；所述反应罐为带有上下两个端面的容器，其上端面开有正极进液口，下端面开有正极出液口，在反应罐的四周侧壁上开有孔洞，用来将负极集流芯、锂负极、镂空套管、多孔隔膜和正极集流芯构成的组装...

【技术特征摘要】
1.ー种锂液流电池反应器，包括反应罐、正极集流芯、负极集流芯、锂负极、镂空套管和多孔隔膜；其中:所述负极集流芯为实心棒状或空心管状，在负极集流芯的两端设有负极集流导线；所述锂负极为箔状或帯状，卷绕在负极集流芯的外表面；所述镂空套管包括镂空的内套管和外套管，所述锂负极和负极集流芯置于镂空套管的内套管内；所述多孔隔膜固定于镂空套管的内套管和外套管之间；所述正极集流芯缠绕在镂空套管的外套管表面，在正极集流芯两端设有正极集流导线；所述反应罐为带有上下两个端面的容器，其上端面开有正极进液ロ，下端面开有正极出液ロ，在反应罐的四周侧壁上开有孔洞，用来将负极集流芯、锂负极、镂空套管、多孔隔膜和正极集流芯构成的组装结构固定在反应罐中。2.如权利要求1所述的锂液流电池反应器，其特征在于，所述负极集流芯直径为2-50mm,材料为不锈钢、铜合金、导电石墨或表面镀锂的金属材料。3.如权利要求1所述的锂液流电池反应器，其特征在于，卷绕在负极集流芯外表面的锂负极为ー层或多层结构，每层的厚度为0.05-0.5mm。4.如权利要求1所述的锂液流电池反应器，其特征在于，所述镂空套管的内套管和外套管上的孔隙相同或不同；所述镂空套管的材料为电子不导电的非金属材料。5.如权利要求1所述的锂液流电池反应器，其特征在于，所述多孔隔膜的材料为电子不导电的聚合物材料，或者为电子不导电的微孔无机非金属材料，或者为电子不导电的聚合物基体、液体有机增塑剂和锂盐三部分复合构成的凝胶聚合物电解质复合材料，或者为锂快离子导体粉体和/或陶瓷颗粒与胶粘剂混合制作而成的复合材料。6.如权利要求1所述的锂 液流电池反应器，其特征在于，所述正极集流芯与多孔隔膜的距离小于5mm ;所述正极集流芯的材料为不锈钢、铝合金或导电石墨。7.如权利要求1所述的锂液流电池反应器，其特征在于，在反应罐侧壁的相对位置开有成对的孔洞，孔洞直径与负...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永翀，张艳萍，冯彩梅，韩立，张萍，王秋平，
申请(专利权)人：北京好风光储能技术有限公司， 中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11