一種全釩液流電池制造技術

本發明專利技術涉及一種全釩液流電池，屬于液流電池領域。一種全釩液流電池，包括正極電解液和負極電解液，其特征在于：正極電解液與負極電解液中的總釩量相同，且正極電解液中釩離子濃度為負極電解液中釩離子濃度的1.1～1.5倍。本發明專利技術提供的全釩液流電池在循環過程中的容量衰減得到較大改善。

A vanadium redox flow battery

The invention relates to a full vanadium liquid flow battery, belonging to the field of liquid flow batteries. A vanadium redox flow battery includes a cathode, electrolyte and cathode electrolyte, which is characterized in that: the total amount of vanadium electrolyte and cathode anode in the electrolyte, and the cathode electrolyte of vanadium ion concentration of vanadium ion concentration in the cathode electrolyte 1.1 ~ 1.5 times. The capacity reduction of the full vanadium redox flow battery is improved greatly in the process of circulation.

【技術實現步驟摘要】
一種全釩液流電池
本專利技術涉及一種全釩液流電池，屬于液流電池領域。
技術介紹
全釩液流電池，具有安全性高、循環壽命長、響應速度快等特點，非常適合大規模儲能的需求。在全釩液流電池系統中，電解液分別存儲在正負極儲罐內，通過循環泵在電堆和電解液儲罐間循環流動，并在電極表面發生氧化還原反應，實現電能的存儲與釋放。通常全釩液流電池系統的正負極電解液儲罐內電解液初始狀態的濃度和體積是相同的，隨著電池系統充放電循環的進行，電解液中釩離子和水可能透過離子傳導膜發生由電極一側向另一側遷移，導致正負極電解液的體積、釩離子濃度，硫酸根濃度發生變化，從而導致電池容量發生衰減。專利EP1143546提到利用初始正負極電解液存在液位差，同時正負極電解液儲罐底部設置連通管路補償電解液遷移所帶來容量衰減，該方法雖然可以在一定程度上延緩電池的容量衰減，但是該專利并未對正負極電解液液位差高度、電解液濃度進行明確的限定。現有技術中，當液流電池容量衰減到一定程度后，需要后期采取補充新電解液、重新調整正負極電解液濃度及體積、或者后期添加電解液添加劑等方式實現電解液容量額恢復或延緩。但是以上方法又將額外增加電池的運行及維護成本，不利于液流電池的規模化應用。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種全釩液流電池。一種全釩液流電池，包括正極電解液和負極電解液，正極電解液與負極電解液中的總釩量相同，且正極電解液中釩離子濃度為負極電解液中釩離子濃度的1.1～1.5倍。上述技術方案中，所述總釩量為電解液中釩離子的濃度乘以電解液體積；所述釩離子濃度為電解液中所存在的各種價態的釩離子的濃度的總和。當保證全釩液流電池中的總釩量相同，而正極電解液中釩離子總濃度為負極電解液中釩離子總濃度的1.1～1.5倍時，則負極電極液的體積為正極電解液的1.1～1.5倍。現有技術中，全釩液流電池包括正極電解液和負極電解液，兩種電解液的組成成分完全相同，且兩種電解液的體積相同、正極電解液和負極電解液的總釩量也相同。本專利技術將全釩液流電池初始電解液設置為兩種電解液的總釩量相同，同時，負極電解液的體積大于正極電解液的體積，由于電池在循環運行過程中，電解液中水從負極遷移到正極，設置負極電解液的體積大于正極電解液的體積從而使得電解液從負極向正極的遷移得到改善，改善循環過程中的容量衰減。同時，負極電解液的硫酸根濃度比正極的硫酸根濃度低，更利于保持三價釩的穩定。本專利技術所述液流電池優選所述正極電解液中釩離子濃度為負極電解液中釩離子濃度的1.2～1.3倍。本專利技術所述液流電池優選所述正極釩離子濃度為1.4～1.7摩爾/升。本專利技術的有益效果為：1)電解液在初始狀態即可減緩液流電池容量衰減的速率，減少后期進行恢復操作的頻率；2)通過對電解液濃度、體積變化即可提高充放電過程中容量的保持，不會引入外來有害物質，也不需要后期調試，操作簡單實用。具體實施方式下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本專利技術，但不以任何方式限制本專利技術。對比例1一種全釩液流電池，具體參數如下：電堆組成：Nafion115膜，48cm2單電池，運行條件：充放電過程，以80mA/cm2電流密度充電至1.55V，靜置30秒.，以80mA/cm2電流密度放電至1.0V，進行300次充放電循環。正極電解液：釩離子濃度為1.5mol/L，其中V3+與V4+的濃度比為1:1，硫酸根離子濃度為4.5mol/L；電解液體積為80ml。負極電解液：釩離子濃度為1.5mol/L，V3+與V4+的濃度比為1:1，硫酸根離子濃度為4.5mol/L；電解液體積為80ml。實施例1一種全釩液流電池，具體參數如下：電堆組成：Nafion115膜，48cm2單電池，運行條件：充放電過程，以80mA/cm2電流密度充電至1.55V，靜置30秒.，以80mA/cm2電流密度放電至1.0V，進行300次充放電循環。正極電解液：釩離子濃度為1.5mol/L，V3+與V4+的濃度比為1:1，硫酸根離子濃度為4.5mol/L；電解液體積為80ml。負極電解液：釩離子濃度為1.2mol/L，V3+與V4+的濃度比為1:1，硫酸根離子濃度為3.6mol/L；電解液體積為100ml。對比例1的電池經過300次充放電循環實驗后，其放電容量降低50％，而實施例1的電池經過300次充放電循環實驗，其放電容量降低40％，相比對比例的容量衰減程度少10％，改善了電池循環過程中的容量衰減。實施例2一種全釩液流電池，具體參數同實施例1。正極電解液：釩離子濃度為1.5mol/L，V3+與V4+的濃度比為1:1，硫酸根離子濃度為4.5mol/L；電解液體積為80ml。負極電解液：釩離子濃度為1.1mol/L，V3+與V4+的濃度比為1:1，硫酸根離子濃度為3.27mol/L；電解液體積為110ml。結果表明對比例1的電池經過300次充放電循環實驗，其放電容量降低50％，而實施例2的電池經過300次充放電循環實驗，其放電容量降低40％，相比對比例的容量衰減程度少10％，改善了電池循環過程中的容量衰減。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種全釩液流電池，包括正極電解液和負極電解液，其特征在于：正極電解液與負極電解液中的總釩量相同，且正極電解液中釩離子濃度為負極電解液中釩離子濃度的1.1～1.5倍。

【技術特征摘要】
1.一種全釩液流電池，包括正極電解液和負極電解液，其特征在于：正極電解液與負極電解液中的總釩量相同，且正極電解液中釩離子濃度為負極電解液中釩離子濃度的1.1～1.5倍。2.根據權利要...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李春花，
申請(專利權)人：青島祥智電子技術有限公司，
類型：發明
國別省市：山東,37