[实用新型]一种半固态可充电钠液流电池

说明书

技术领域

本实用新型属于化学电源技术领域，尤其涉及一种半固态可充电钠液流电池。

背景技术

可再生能源如太阳能、风能等，能够为解决当今社会能源供给、保护环境问题提供有效途径，但是受到其波动性、间歇性和分散性特点的制约，影响了可再生能源技术的广泛应用。因此，电池技术的进步将是实现分布式储能的关键。虽然经过几十年的研究，高能量和高功率的电池技术已经得到了较大的发展，但现有的电池固有的缺陷就是活性材料利用率低的问题，即便是当能量密度最高的锂离子电池，如2.8-2.9 Ah 18650型电池拥有大于600 Wh/L的体积比能量，其活性物质的利用率也低于50%，能量无法得到充分利用，大大降低了电池的能量密度，同时也增加了电池的成本。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种半固态可充电钠液流电池，从而解决上述背景技术中的问题。

本实用新型内容是通过以下技术方案实现的：

一种半固态可充电钠液流电池，包括电池堆，正极储液罐，负极储液罐和流体输送系统装置，其特征是：所述电池堆由一个单体电池或几个单体电池并联构成，所述单体电池包括正极反应腔、负极反应腔、正极集流体、负极集流体和离子交换膜；所述正极反应腔通过流体输送系统装置与正极储液罐连接相通，所述负极反应腔通过流体输送系统装置与负极储液罐连接相通，所述离子交换膜设置在正极集流体和负极集流体中间。

所述正极储液罐中储存有正极浆料，所述正极浆料为有机钠离子电解液添加导电剂和纳米金属粒子经超声形成电极悬浮液后再添加富钠活性正极材料超声形成的悬浮浆料，正极浆料通过流体输送系统装置在正极储液罐和正极反应腔构成循环回路。

所述负极储液罐中储存有负极浆料，所述负极浆料为有机钠离子电解液添加导电剂和纳米金属粒子后经超声形成电极悬浮液后再添加硬碳负极材料超声形成的悬浮浆料，负极浆料通过流体输送系统装置在负极储液罐和负极反应腔构成循环回路。

所述正极集流体和负极集流体为金属镍丝网、铜丝网、铂丝网、钛丝网、金丝网和银丝网中的一种。

所述导电剂为乙炔黑、炭黑、Super P和石墨烯中的一种或几种。

所述富钠活性正极材料为Na₃V₂(PO₄)₃、Na₃V₂(PO₄)₂F₃、NaFeF₃、NaFePO₄、Na₂FePO₄F、NaVPO₄F、Na₂FeSO₄F、Na_1.5VOPO₄F_0.5、Na_0.44MnO₂、Na_1+XV₃O₈和NaMO₂ (M为过渡金属) 中的一种或几种。

所述纳米金属粒子为纳米级Pt、Rh、 Ag、 Pd、 Ir、Au、 Cu和Co中的一种或几种或其中几种的金属合金。

所述有机钠离子电解液为有机钠离子电解质在有机溶剂中，分布均匀后的溶液。

所述有机钠离子电解质为NaClO₄、NaBF₄、NaPF₆和NaFSI中的一种或几种。

所述有机溶剂为碳酸丙烯酯（PC）、碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）和碳酸甲乙酯（EMC）中的一种或几种。

导电剂和纳米金属粒子的加入，能够增强电极活性材料的催化活性和电子导电性，也能够增加电解液中活性物质的电化学反应面积，同时形成导电网络，提高工作电流密度，改善电池倍率特性，并能降低电池内阻。有机钠离子电解液能够更容易改善电极浆料的悬浊程度，提高活性材料与导电剂、纳米金属粒子的均匀分散程度，从而进一步提高活性电极材料的利用程度，并能改善电池工作的稳定性。