[发明专利]一种铁镍电池添加剂及基于该添加剂的长寿命铁镍电池

说明书

本发明公开了一种铁镍电池添加剂及基于该添加剂的长寿命铁镍电池，该铁镍电池添加剂具体为K₂SnO₃，在电池充电时能够在电解液和铁负极之间形成界面保护膜。该铁镍电池添加剂形成的界面保护膜可抑制铁负极表面钝化膜的形成以及铁负极结构的坍塌，还可以隔离水以降低铁电极表面反应水的量，最终达到延长铁镍电池使用寿命效果，同时能够提升放电平台。该添加剂可以添加到电解中也可以添加到铁负极活性材料中，添加过程简单、易于操作，适用于工业大规模应用。

技术领域

本发明属于铁镍电池技术领域，具体涉及一种铁镍电池添加剂及基于该添加剂的长寿命铁镍电池。

背景技术

随着化石能源的不断消耗及环境污染等问题的加剧，发展可再生能源如风能、太阳能、潮汐能已经成为全球性趋势。但是这些可再生能源发电具有不连续、不稳定、不可控的特性，并入电网会给电网的安全稳定运行带来严重的冲击。大规模储能系统可有效实现可再生能源发电的调幅调频、平滑输出、跟踪计划发电，从而减小可再生能源发电并网对电网的冲击，提高电网对可再生能源发电的消纳能力。因此，大规模储能技术是推进可再生能源普及应用，实现节能减排的关键核心技术。镍铁电池具有价格廉价、无环境污染、安全性高、可回收等优点，满足大规模储能的需求，已经在美国和部分欧洲国家的储能领域得到应用，在电网级别的大规模储能体系中具有潜在的重要应用前景。

但是，铁镍电池发展到现在，铁电极仍然存在易钝化、析气等问题，使得铁镍电池的寿命受到影响。目前，针对此种问题，主要的解决途径是在电池中同时添加Li⁺和S^2-型添加剂。Li⁺型添加剂如LiOH可以改变铁负极和电解液的界面结构，抑制铁向正极活性物质扩散的同时阻止电极活性物质板结，从而提升电池的使用寿命；而S^2-型离子添加剂，如Na₂S、K₂S等一方面S^2-离子在铁负极表面吸附并与一价铁、二价铁、三价铁相互作用，加速铁负极表面氧化膜的溶解，使得铁负极的钝化得到有效遏制，一方面电解液中的硫离子进一步加强了正负极板之间的离子导通，有利于析氢电位的提高，可以有效地抑制氢气的析出。

发明内容

本发明针对目前铁镍电池铁电极存在的易钝化、析气等问题，提供了一种能够延长铁镍电池使用寿命的铁镍电池添加剂及基于该添加剂的长寿命铁镍电池，该添加剂能够在电池充电时在负极/电解液界面形成保护膜，一方面与铁负极中间产物相互作用，抑制铁负极表面钝化以及结构坍塌；一方面起到了隔离水的作用，达到了抑制析氢的效果。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种铁镍电池添加剂，其特征在于：所述添加剂用于电池充电时在电解液和铁负极之间形成界面保护膜，该添加剂具体为K₂SnO₃。

本发明所述的长寿命铁镍电池，包括镍正极极板、铁负极极板、碱性电解液及设置于镍正极极板和铁负极极板之间的隔膜，其特征在于：所述碱性电解液中添加有上述铁镍电池添加剂。

本发明所述的长寿命铁镍电池，其特征在于：将K₂SnO₃作为铁镍电池添加剂溶解到碱性电解液中，电池充电时在负极和电解液界面形成保护膜，该保护膜能够抑制铁负极表面钝化以及结构坍塌，并且能够隔离水达到延长铁镍电池使用寿命的三效果，同时提升放电平台。

优选的，所述铁镍电池添加剂在碱性电解液中的浓度为0.11-0.3mol/L。

本发明所述的长寿命铁镍电池，包括镍正极极板、铁负极极板、碱性电解液及设置于镍正极极板和铁负极极板之间的隔膜，其特征在于：所述铁负极极板的负极材料中添加有上述铁镍电池添加剂。