[发明专利]水系有机液流电池电解液、其制备方法与水系有机液流电池

说明书

本发明提供了一种水系有机液流电池电解液，由电解质复合物和支持电解质溶液组成；所述电解质复合物由有机电解质和包覆所述有机电解质的包覆物组成，所述包覆物为外缘亲水、内腔疏水且具有空腔的环状分子，所述有机电解质为本身水溶性差或得失电子后产物水溶性差的电解质。本申请还提供了水系有机液流电池电解液的制备方法；本申请还提供了一种水系有机液流电池。本申请提供的电解液可代替有机电解质的修饰改性步骤，将水溶性差的有机电解质直接用于水系液流电池，降低了液流电池成本。

技术领域

本发明涉及液流电池技术领域，尤其涉及水系有机液流电池电解液、其制备方法与水系有机液流电池。

背景技术

固定式能源存储作为电网现代化的关键组成部分，为可再生能源集成、平衡供需不匹配、提高电网整体效率和恢复能力，提供了一种经济有效的方法。作为一种高效的大规模储能技术，液流电池具有吸引人的特性，即电解质和电极在空间上分离，不仅高度安全，而且电池的能量和功率输出可独立调节，相比于固态电池，在满足不同电网能源市场的各种需求方面有显著优势。

到目前为止，水系液流电池的电解质主要局限于过渡金属，如全钒液流电池，但高成本和有限的能量密度限制了它的广泛应用。水溶性有机电解质由于具有结构可调、成本低、安全性等优点，而显示出良好的应用前景。然而，一些廉价的有机分子具有氧化还原活性，但本身或得失电子后的产物水溶性差，需要进一步化学改性，从而增加电池成本，限制了其在水系有机液流电池中的应用。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种水系有机液流电池电解液，本申请采用的电解液可将水不溶或难溶的电解质不经化学改性转化为可溶电解质，提高电解质的溶解度，进而提高水系有机液流电池的能量密度。

有鉴于此，本申请提供了一种水系有机液流电池电解液，由电解质复合物和支持电解质溶液组成；所述电解质复合物由有机电解质和包覆所述有机电解质的包覆物组成，所述包覆物为外缘亲水、内腔疏水且具有空腔的环状分子，所述有机电解质为本身水溶性差或得失电子后产物水溶性差的电解质。

优选的，所述包覆物为环糊精或葫芦脲。

优选的，所述包覆物为环糊精，所述环糊精选自α-环糊精、α-环糊精衍生物、β-环糊精、β-环糊精衍生物、γ-环糊精和γ-环糊精衍生物中的一种或多种。

优选的，所述有机电解质选自二茂铁、二茂铁衍生物和甲基紫罗碱中的一种或多种。

优选的，所述支持电解质溶液选自氯化钠和氯化钾中的一种。

本申请还提供了一种水系有机液流电池电解液的制备方法，包括以下步骤：

将有机电解质与包覆物加入至支持电解质溶液中，得到电解液；所述包覆物为外缘亲水、内腔疏水且具有空腔的环状分子，所述有机电解质为本身水溶性差或得失电子后产物水溶性差的电解质。

优选的，所述有机电解质与所述包覆物的摩尔比为1：(1～4)。

优选的，所述包覆物为环糊精，所述环糊精选自α-环糊精、α-环糊精衍生物、β-环糊精、β-环糊精衍生物、γ-环糊精和γ-环糊精衍生物中的一种或多种；所述有机电解质选自二茂铁、二茂铁衍生物和甲基紫罗碱中的一种或多种。

优选的，所述有机电解质选自二茂铁时，所述二茂铁与所述环糊精的摩尔比为1：(3～4)；所述有机电解质选自二茂铁衍生物时，所述二茂铁衍生物与所述环糊精的摩尔比为1：(3～4)；所述有机电解质选自甲基紫罗碱时，所述甲基紫罗碱与所述环糊精的摩尔比为1：(1～4)。

本申请还提供了一种水系有机液流电池，包括正极电解液、负极电解液和隔膜，其特征在于，所述电解液选自上述方案所述的电解液或上述方案所述的制备方法所制备的电解液。