[发明专利]用于液流电池的金属电极组件

说明书

相关申请

本申请要求2010年9月8日提交的美国申请第12/877,852号、和2010年9月8日提交的美国申请第12/877,884号的优先权。所述两项优先权申请均通过引用其全部并入本文以用于所有目的。

技术领域

本发明涉及电化学系统及其使用方法。

背景技术

可再生能源的发展振兴了对用于非高峰期能源存储的大型电池的需求。这种应用的要求与诸如铅酸电池之类的其他类型的可充电电池的要求不同。在电力网络中用于非高峰期能源存储的电池通常要求低资本成本、长循环寿命、高效率、并且低维护费用。

适合这种能源存储的一种电化学能源系统称为“液流电池”，其在电化学系统正常工作期间通常在阳电极使用用于还原的卤素成分，并且通常在阴电极使用适于被氧化的可氧化金属。当卤素成分在阳电极处还原时，使用水成金属卤化物电解液补充卤素成分。所述电解液在电极区域和储液区域之间循环。这种系统的一个例子使用锌作为金属，氯作为卤素。

这样的电化学能源系统在下述文献中有描述：例如，美国专利第3,713,888号、第3,993,502号、第4,001,036号、第4,072,540号、第4,146,680号、以及第4,414,292号，以及由Electric Power Research Institute发表的日期为1979年4月的EPRI Report EM-I051(Parts1-3)，所述文献的公开内容在此通过引用全部并入本文。

发明内容

一种实施方式涉及一种液流电池电极组件，该液流电池电极组件具有第一不可渗透、基本为金属的电极，第二可渗透、基本为金属的电极和至少一个导电隔离物。所述导电隔离物连接所述第一不可渗透、基本为金属的电极和所述第二可渗透、基本为金属的电极，以使所述第一不可渗透、基本为金属的电极和所述第二可渗透、基本为金属的电极由电解液液流通路彼此隔开。

另一实施方式涉及一种液流电池，该液流电池具有压力容器，电化学电池的堆叠结构包括位于所述压力容器内的多个上述电极组件。所述液流电池还包括位于所述压力容器内的储液器。所述储液器可以配置为积聚金属卤化物电解液成分和液化卤素反应物。所述液流电池还包括位于所述压力容器内的液流线路。所述液流线路可以配置为在所述储液器和所述电化学电池的堆叠结构之间递送所述卤素反应物和所述金属卤化物电解液。

另一实施方式涉及一种液流电池，该液流电池具有压力容器、位于所述压力容器的电化学电池的堆叠结构和位于所述压力容器内的储液器。所述储液器可以配置为积聚金属卤化物电解液成分和液化卤素反应物。所述液流电池还包括位于所述压力容器内的液流线路。所述液流线路可以配置为在所述储液器和所述电化学电池的堆叠结构之间递送所述卤素反应物和所述金属卤化物电解液。所述电化学电池的堆叠结构包括第一电化学电池和相邻的第二电化学电池。而且，所述第一电化学电池的阴电极包括第一不可渗透、基本为金属的电极。所述第二电化学电池的阳电极包括第二可渗透、基本为金属的电极。至少一个导电隔离物将所述第一电化学电池的阴电极和所述第二电化学电池的阳电极连接，以便所述第一电化学电池的阴电极和所述第二电化学电池的阳电极由所述卤素反应物和所述金属卤化物电解液的液流通路彼此隔开。所述第一电化学电池的阳电极由所述第一电化学电池的反应区与所述第一电化学电池的阴电极分开。此外，所述第二电化学电池的阴电极由所述第二电化学电池的反应区与所述第二电化学电池的阳电极分开。

附图说明

图1图示了具有容纳电化学电池的堆叠结构的密封容器的电化学系统的实施方式的侧截面视图。

图2图示了水平放置的电池的堆叠结构中液流通路的侧截面视图。

图3图示了可以用于电化学系统的某些实施方式的电池框架的三维视图。

图4是在美国专利第3,940,283号中提出的分子氯的现有技术相图。

图5a示意性图示了放电模式下电化学系统中向下流的液流通路的三维视图。

图5b示意性图示了放电模式下电化学系统中向上流的液流通路的三维视图。

图6示意性图示了具有槽板分离装置和隔板的储液器的侧截面视图。

图7示意性图示了具有分离装置的储液器在电化学系统的放电操作下的侧截面视图。

图8示意性图示了具有分离装置的储液器在电化学系统的充电操作下的侧截面视图。

图9a图示了电极组件的实施方式的侧截面视图。

图9b是图9a所示实施方式的分解图。