[发明专利]季铵盐型蒽醌活性物质的应用以及有机水相盐穴电池

说明书

本发明公开了一种季铵盐型蒽醌活性物质的应用以及有机水相盐穴电池，将季铵盐型蒽醌活性物质作为负极活性物质应用于盐穴电池，季铵盐基团的引入可以提高蒽醌在中性氯化钠溶液中的溶解度，从而提高电池的能量密度，同时该物质也具有有较好的稳定性，无需在惰性气体环境保护下进行充放电。

技术领域

本发明属于液流电池技术领域，具体涉及一种季铵盐型蒽醌活性物质的应用以及具有该季铵盐型蒽醌活性物质的有机水相盐穴电池。

背景技术

随着经济的快速发展，伴随而来的环境以及能源短缺等问题日趋严重，促进一些清洁能源如风能、太阳能、潮汐能等大力发展。但是由于这些可再生能源的不连续和不稳定性，使其利用受到大量限制，利用率低。因此需要大力发展储能技术，为电网的稳定性提供保障。在各种储能技术中，液流电池储能技术由于具有容量大、安全性高、低成本的优势是大规模储能技术的首选。

其中大规模液流电池储能技术涉及到大量电解液的存储。一般存储电量越多所需的电解液越多，需要的容腔就越大。盐腔是地下盐层利用水溶性开采盐矿后的地下空穴，目前已经被用来存储高压气体或者石油等。其具有容量大、密封性能好、渗透系数小等优点，因此可以用于大量电解液的存储。但是目前发展较为成熟的液流电池主要采用的是无机类型的电解质，如钒液流电池和锌溴液流电池等，面临着强酸体系或者活性物质毒性较大等问题，对生态环境影响较大，因此需要开发出适合地下盐穴存储电解液的液流电池。近年来，一种有机水相液流电池，由于其电解质具有丰富的选择，中性水相电解液即环保且廉价，被认为是液流电池中比较有应用前景的一种。但是有机类活性物质，在水溶液中溶解度受限，因此需要针对水性体系对其活性物质单独设计，提高其溶解度和能量密度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提出一种季铵盐型蒽醌活性物质的应用，该季铵盐型蒽醌活性物质能够用于盐穴电池，能够提高其溶解度和能量密度。

本发明还提出一种有机水相盐穴电池，该有机水相盐穴电池具有较高的能量效率。

根据本发明第一方面实施例的季铵盐型蒽醌活性物质的应用，将季铵盐型蒽醌活性物质作为负极活性物质应用于盐穴电池。

根据本发明实施例的季铵盐型蒽醌活性物质能够适用于盐穴电池，可以作为盐穴电池中的负极活性物质，通过对活性物质单独设计，季铵盐基团的引入可以提高蒽醌在中性氯化钠溶液中的溶解度，从而提高电池的能量密度。

根据本发明一个实施例，所述季铵盐型蒽醌活性物质的制备方法包括以下步骤：S1、将1,8-二羟基蒽醌、溴代烷基三甲基溴化铵、碳酸钾和碘化钾搅拌溶解于N,N-二甲基甲酰胺中进行反应；S2、反应结束后进行一次抽滤，在抽滤后得到的滤液中加入过量四丁基氯化铵，再进行二次抽滤，干燥得到产物。

根据本发明一个实施例，步骤S1中的溴代烷基三甲基溴化铵中的烷基链n＝1,2,3…12。

根据本发明一个实施例，步骤S1中的反应物摩尔比为：1,8-二羟基蒽醌：溴代烷基三甲基溴化铵：碳酸钾：碘化钾：N,N-二甲基甲酰胺＝1:2～5:2～8:0.01～0.1:10～100。

根据本发明一个实施例，步骤S1中的反应温度为100℃～200℃，反应时间为10h～48h。

根据本发明一个实施例，步骤S2中反应结束后冷却至室温后进行一次过滤，经过二次过滤后真空干燥得到所述产物。