[发明专利]一种碱性锌铁液流电池电解液在线恢复方法

说明书

本发明公开了一种碱性锌铁液流电池电解液在线恢复方法，当电池达到预设放电时间后，将正极电解液储存装置的进液管路和出液管路分别与电池负极连通，将负极电解液储存装置的进液管路和出液管路分别与电池正极连通，正极电解液在正极电解液储存装置与电池负极之间循环流动，负极电解液在负极电解液储存装置与电池正极之间循环流动，从而实现电解液的在线恢复。本发明方法可同时恢复碱性锌铁液流电池单电池或电池组在放电末期正极累积的铁盐和负极电极上累积的金属锌，实现碱性锌铁液流电池或电池组电解液重复利用和回收，提高了碱性锌铁液流电池电池组或系统的运行寿命。且操作方法简单，无需引入其他杂质离子。

技术领域

本发明属于液流电池储能技术领域，具体涉及一种碱性锌铁液流电池电解液在线恢复方法。

背景技术

碱性锌铁液流电池是一种低成本、高效率、环境友好的液流储能电池，具有开路电压高和效率高、装置简单易操纵、成本低廉等优点，主要应用于分布式储能、电网调峰、风能和太阳能等可再生能源发电等领域。

碱性锌铁液流电池由于使用碱作为正负极支持电解质，电池充电过程中，负极锌酸盐在电极上沉积为金属锌。锌酸盐在碱性体系下沉积形貌层多孔结构，沉积的金属锌与电极结合力较弱，易从电极上脱落；此外，碱性锌铁液流电池在放电过程中存在金属锌的累积问题。碱性锌铁液流电池电池组由多个单电池串并联而成，负极电极上脱落的金属锌容易随机被冲到电极框的流道内部，导致流道堵塞，严重影响电池的使用寿命；另一方面，从电极上脱落的金属锌使得负极活性物质的量减少，与负极所匹配的正极活性物质在放电阶段无法被利用，导致正极活性物质——铁盐，在放电末期容易累积。随着充放电循环的进行，正极累积的铁盐浓度逐渐升高、负极脱落的金属锌堵塞流道，导致电池容量逐渐降低、使用寿命大幅下降；同时使得电池在充电过程中，正极亚铁盐浓度逐渐降低。而浓度逐渐降低的亚铁盐使得电池在充电过程中，电池浓差极化增大，最终导致电池效率的衰减，制约了碱性锌铁液流电池的实用化和产业化进程。

目前，现有技术中，通常向正极电解液中加入还原剂，如硫酸羟胺、盐酸羟胺等，可有效将正极累积的铁盐还原为亚铁盐，但还原剂的加入会引入氯离子、硫酸根离子等杂质离子，有可能会影响电池或电池组的电化学性能；并且，向正极电解液中加入还原剂仅仅可以恢复正极电解液，对于负极电极上累积的金属锌、和金属锌脱落带来的负极流道堵塞的问题仍然无法解决。

部分电池采用正负极电解液互混的方式实现电解液恢复，比如全钒液流电池、锌溴液流电池等。但是与全钒液流电池、锌溴液流电池电解液不同的是，碱性锌铁液流电池由于正负极电解液组分不同，通过外部电解液互混将会降低两侧电解液活性物质浓度，从而使得电池或系统的容量/能量密度降低（由于全钒液流电池或锌溴液流电池正负极活性组分是同一种物质（或同一元素），这类电池的电解液恢复可以通过外部储罐电解液的随意互混达到目的；或通过外部储罐电解液的随意互混，再泵入电池或电堆内部达到恢复的目的；同时不会降低电池或系统容量/能量密度）。因此，常规的正负极电解液互混的方式，并不适用于碱性锌铁液流电池电解液的恢复。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种碱性锌铁液流电池电解液在线恢复方法，同时解决了电池或电池组运行过程中，正极电解液中铁盐的累积、负极电极上金属锌的累积及脱落的金属锌堵塞流道的问题，实现了碱性锌铁液流电池或电池组电解液重复利用和回收，提高了碱性锌铁液流电池或电池组的运行寿命。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种碱性锌铁液流电池电解液在线恢复方法，当电池达到预设放电时间后，将正极电解液储存装置的进液管路和出液管路分别与电池负极连通，将负极电解液储存装置的进液管路和出液管路分别与电池正极连通，正极电解液在正极电解液储存装置与电池负极之间循环流动，负极电解液在负极电解液储存装置与电池正极之间循环流动，从而实现电解液的在线恢复。

优选地，正极电解液中累积有铁盐；

电池负极累积有金属锌；