[发明专利]高电压离子介导的液流/液流辅助二氧化锰-锌电池

说明书

一种电池包括阴极隔室、布置在该阴极隔室内的阴极电解液、阳极隔室、布置在该阳极隔室内的阳极电解液、布置在该阴极隔室与该阳极隔室之间的隔膜以及被配置为在该阴极隔室和该阳极隔室中提供流体循环的流动系统。该阴极电解液和该阳极电解液具有不同的组成。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月14日提交的美国临时申请号62/684,923的优先权，该美国临时申请出于所有目的通过援引以其全文并入本文。

背景技术

本披露涉及包括电化学电池单元的电池。碱性二氧化锰电池单元已主要用作原电池。然而，原电池的一次性使用导致大量材料浪费以及不期望的环境后果。而且，由于制造这些电池单元所需的能量与可实际储存的能量相比它们之间的显著不平衡，可能会产生潜在的经济损失。因此，提供可再充电电池单元或二次电池单元具有明显的优点。

发明内容

在一个实施例中，一种电池包括阴极隔室、布置在该阴极隔室内的阴极电解液、阳极隔室、布置在该阳极隔室内的阳极电解液、布置在该阴极隔室与该阳极隔室之间的隔膜以及被配置为在该阴极隔室和该阳极隔室中提供流体循环的流动系统。该阴极电解液和该阳极电解液具有不同的组成。

在一个实施例中，一种操作电池的方法包括使阴极电解液在电池的阴极隔室内循环，使阳极电解液在电池的阳极隔室内循环，通过使用布置在阴极隔室与阳极隔室之间的隔膜防止在循环期间阳极电解液与阴极电解液之间的直接混合，以及在使阴极电解液循环和使阳极电解液循环的同时从电池生成电流。该阴极电解液包含锰离子，并且该阳极电解液包含锌离子。该阴极电解液和该阳极电解液具有不同的组成。

上述已经相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可更好地理解以下的本发明的详细说明。本发明的额外特征和优点将在下文中描述，这些形成了本发明的权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，所披露的概念和具体实施例可容易地用作修改或设计用于实现本发明的相同目的其他结构的基础。本领域技术人员还应当认识到，此类等同构造并不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更全面地理解本披露以及其优点，现在结合附图和详细说明参考以下简要说明，其中相同附图标记表示相同零件。

图1A示出了根据实施例的液流电池的示意图。

图1B示出了根据实施例的另一液流电池的示意图。

图1C示出了根据实施例的又另一液流电池的示意图。

图2示出了根据实施例的液流电池的示意图。

图3示出了电位-时间曲线，该电位-时间曲线示出了实例1的结果，其中阴极电解液和阳极电解液均为酸性溶液。

图4示出了电位-时间曲线，该电位-时间曲线示出了实例2的结果，其中阴极电解液为酸性的，并且阳极电解液为碱性的。

具体实施方式

在本披露中，术语“负电极”和“阳极”均用于意指“负电极”。同样，术语“正电极”和“阴极”均用于意指“正电极”。单独提及“电极”可指阳极、阴极或两者。提及“阴极电解液”是指仅与阴极接触的电解液，并且提及“阳极电解液”是指仅与阳极接触的电解液。提及电解液可指更普通的电解液、阴极电解液、阳极电解液或其任何组合。

本披露涉及组装和/或制造液流/液流辅助电池的方法。作为二次电池的一种类型，液流辅助电池使用围绕电极(例如，阳极、阴极)循环的电解液，并且该电解液的循环可提供用于对电池进行放电和再充电的手段。在大多数液流辅助电池构造中，电解液循环通过电池并且接触阳极和阴极两者。因此，接触阳极和阴极两者的电解液组合物具有相同的组成。这限制了使电解液组合物适应阳极和阴极的化学性质的能力。