[发明专利]用于水性氧化还原液流电池的有机正极活性材料

说明书

本发明涉及一种用于水性氧化还原液流电池的有机正极活性材料，更具体地，涉及应用有机正极活性材料来补偿常规水性氧化还原液流电池的缺点的技术。应用本发明的正极活性材料的水性氧化还原液流电池不具有金属沉积方面的问题，并且由于所述正极活性材料在溶剂中的溶解度增加而可以以高浓度使用，也可以实现高的能量密度，得到高的工作电压，并且提高能量效率。此外，由于不使用昂贵的有机电解液，因此，所述水性氧化还原液流电池具有优异的经济可行性。

技术领域

本申请要求于2016年9月22日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0121644的优先权和权益，该申请的公开内容通过引用全部并入本说明书中。

本发明涉及一种用于水性氧化还原液流电池的有机正极活性材料，更具体地，涉及应用有机正极活性材料来补偿常规水性氧化还原液流电池的缺点的技术。

背景技术

氧化还原液流电池作为具有经济可行性和长寿命的二次电池而备受关注。与使用锂和钠的常规二次电池不同，氧化还原液流电池具有如下容量表现机理，电池通过在各个活性材料溶解在溶剂中的状态下的正极和负极中的各个活性材料的氧化还原反应进行充电和放电。由于氧化还原液流电池是电极的活性材料溶解在溶剂中并以这种方式反应的二次电池，因此，溶解在用作负极电解液和正极电解液的电解液中的活性材料的氧化还原电对的标准还原电位的变化引起活性材料之间的电位差，从而决定电池的工作电压。

另外，由于氧化还原液流电池的容量基于从外部槽供应的电解液的氧化还原反应而表现，因此，氧化还原液流电池具有电池的整体容量可以通过调节外部储存槽的尺寸而容易地控制的优点。此外，由于作为氧化还原电对的活性材料的氧化还原反应发生在正极和负极的表面上，因此，氧化还原液流电池具有的优点在于，与离子插入电极活性材料/离子从电极活性材料中除去的常规电池(例如，锂离子电池)相比，所述电池由于电极较少劣化而表现出优异的寿命特性。钒类盐和水已经分别广泛用作在氧化还原液流电池中使用的活性材料和溶剂。这种氧化还原液流电池的一个代表性实例是全钒类氧化还原液流电池。在这种情况下，钒盐溶解并用于正极电解液和负极电解液中。

氧化还原液流电池具有另一重要特征，即，中/大型能量储存系统不受周围环境，即，温度等的影响。考虑到这些事实，需要改善常规水性体系。由于全钒类电池使用水作为溶剂，因此，电池存在若干问题。首先，当电池在被称为水的电化学稳定窗口的1.23V以上的电位下驱动时，由于溶剂的分解，电解液损失。因此，水性氧化还原液流电池在工作电压方面具有局限性。

接下来，由于水的热力学特性，难以在0℃以下的温度下驱动水性氧化还原液流电池，因此，水性氧化还原液流电池在该电池所使用的环境中具有局限性。此外，存在由全钒电池的活性材料引起的问题。例如，由于正极活性材料在高温下析出而引起问题。M.Skyllas-Kazacos，JOURNAL OF APPLIED ELECTROCHEMISTRY,20,463-467(1990)报道，在用于全钒类氧化还原液流电池的活性材料为本领域中公知的硫酸类活性材料的情况下，在约40℃的温度下五价钒离子以氧化钒(V₂O₅)的形式析出。由于这些特性，用于全钒氧化还原液流电池的硫酸类电解液存在的问题在于，由于这种析出，与容量直接相关的溶质密度降低。对于应用于高容量、长寿命和高稳定性被认为是重要因素的中/大型电力储存系统来说，已经指出使用的低的工作电压和窄的温度范围成为全钒氧化还原液流电池的严重缺陷。

[现有技术文献]

[专利文献]

韩国专利公开No.10-2016-0035338“包含全部有机氧化还原电对作为活性材料的氧化还原液流电池”

发明内容

技术问题