[发明专利]含有螯合剂和金属电镀增强剂的液流电池组电解质组合物

说明书

相关申请案交叉参考

本申请案主张对2015年3月19日提出申请的美国临时申请案第62/135,354号的优先权权益，所述申请案的全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及液流电池组电解质和包括所述电解质的系统。

背景技术

对可再生能源的研发使得重新需要大规模电池组用于非峰值能量存储。对所述应用的要求与其它类型的可再充电电池组(例如铅酸电池组)不同。通常要求用于电网中非峰值能量存储的电池组的资金成本低，循环寿命长，效率高并且维护要求低。

适于所述能量存储的一种类型的电化学能量系统是所谓的“液流电池组”，其使用卤素组分用于在放电模式中在通常正极还原，并且在电化学系统的正常操作期间使用适于在通常负极氧化的可氧化金属。当卤素组分在正极被还原时，使用水性金属卤化物电解质来补充卤素组分的供应。使电解质在电极区与储存器区之间循环。所述系统的一个实例使用锌作为金属并且使用氯作为卤素。

所述电化学能量系统描述于例如以下文献中：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号和第4,414,292号，以及注明日期为1979年4月、由电力研究院(Electric Power Research Institute)公开的EPRI报告EM-I051(EPRI Report EM-I051)(第1-3章)，所述文献的公开内容是全文通过引用并入本文中。

发明内容

一实施例涉及用于液流电池组中的水性电解质组合物，其包含：溴化锌；螯合剂、至少一种金属电镀增强剂；和溴钳合剂。

另一实施例涉及用于液流电池组中的水性电解质组合物，其包含：溴化锌；至少一种金属电镀增强剂，包含Bi、Pb、Te、Se、Tl、其盐或其组合中的至少一或多种；和溴钳合剂。

另一实施例涉及包括上文电解质之一的液流电池组。

附图说明

图1图解说明电化学系统的实施例的侧面剖视图，所述系统具有密封容器，所述容器含有电化学电池堆叠。

图2A图解说明电化学系统实施例中流动路径的示意性侧面剖视图。

图2B和2C图解说明图2A系统的液流电池组电池中的流动路径的示意性侧面剖视图。

图2D图解说明根据本公开多个实施例的电化学系统中的流动路径的示意性侧面剖视图。

图3A是根据本公开的多个实施例，根据循环数图解说明两种电解质的pH的图表。

图3B是金属卤化物液流电池组中负极的图像，其中将溴化铅和HEDTA螯合剂添加至电解质溶液中。

具体实施方式

用于溴化锌液流电池组的传统电解质得到低于所需的能量容量和能量效率。

本发明的实施例涉及用于金属-卤素液流电池组系统中的电解质组合物或使用液流电池组系统中的电解质组合物的方法。电解质组合物的一个非限制性优点在于，溴化锌液流电池组仅通过改变电解质溶液的组成而受益于改良的性能度量(即，同时增加的能量容量和能量效率)。换句话说，受益于电解质组合物的多个实施例不需要改变硬件或操作。

本文所述电解质的功能性优点在于，其容许特征为较高能量容量和能量效率的电池组循环(即连续充电-放电)。另外，这些持续性能改良在数千个充电-放电循环期间持续。

具体地，在实施例中，电池组的能量容量扩大，且在恒定功率放电下放电持续时间更长。另外，与仅电镀至90mAh/cm²的传统无添加剂溴化锌(ZnBr₂)系统相比，电池组的能量效率改良10-400％，例如100-400％。

液体电解质溶液具有基础调配物，其包括其它添加剂。添加剂的慎重选择显示，在将添加剂添加至电解质溶液时，电池组的能量效率和能量容量增加。