[发明专利]一种锡铁碱性液流电池

说明书

本发明公开了一种锡铁碱性液流电池，该电池适用于大规模储能。该电池包括隔膜、多孔电极、双极板、正负极电极液及储液罐、循环泵和密封紧固装置，采用碱性电解质溶液，正极的活性物质Fe和负极的活性物质Sn存储于碱性介质中，正负极储液罐中存储的活性物质经循环泵泵入电池，流经多孔电极，在电极表面发生电化学反应，正极活性物质为Fe(CN)₆^4‑/Fe(CN)₆^3‑，负极活性物质为[Sn(OH)₆]^2‑/Sn、HSnO₂^‑/Sn或[Sn(OH)_6‑]^2‑/HSnO₂^‑。针对酸性锡铁液流电池电动势低和碱性锌铁液流电池安全性差，以及两者比能量不高的问题，本发明在保持较高电动势的同时，将负极体积比容量提升至原来2倍，并且避免使用易枝晶的锌电极，枝晶问题得到消除，电池的安全性得到提升。

技术领域

本发明涉及液流电池领域，特别是一种新型锡铁碱性液流电池，该电池适用于大规模储能领域。

背景技术

液流电池是一种电化学储能装置，最早由Thaller于1974年提出，由于将能量存储于电解液中，功率和容量相互独立，具有设计灵活、安全性高、生命周期长、性价比高、环境友好等优点，在大规模储能领域具有突出优势。

1982年D-G.Oei提出用SnCl2作液流电池负极活性物质，V₂O₅作为液流电池的正极活性物质，但是由于V₂O₅在酸性溶液中的溶解度较小，电池比能量受到严重限制。同时，该电池的标准电极电势较低，正极电极反应VO₂⁺/VO²⁺标准电极电势是1.0V，负极电极反应Sn⁴⁺/Sn²⁺标准电极电势是0.15V，组成电池标准电动势是0.85V。

2009年，刘建国提出了钒/锡液流电池，该液流电池采用酸性电解质，正极活性物质发生的电极反应VO₂⁺/VO²⁺，负极活性物质发生的电极反应为Sn²⁺/Sn，因为Sⁿ²⁺/Sn标准电极电势是-0.13V，组成电池的电动势为1.13V，提高了电池电动势。同时，正极活性物质采用溶解度较大的四价钒V(Ⅳ)化合物，克服电池比能量低的缺点，但由于正极仍然采用钒元素，电池的成本较高。

2018年，Zhizhang Yuan提出了一种碱性锌铁液流电池，采用碱性电解质溶液和更为廉价的活性物质，正极活性物质发生的电极反应Fe(CN)₆^4-/Fe(CN)₆^3-，负极活性物质发生的电极反应为Zn(OH)₄^2-/Zn，因为Fe(CN)₆^4-/Fe(CN)₆^3-标准电极电势是0.36V，Zn(OH)₄^2-/Zn标准电极电势是-1.21V，组成电池的标准电动势为1.57V，该电池在降低电池成本的同时，提升了电池的电动势，但由于锌电极的枝晶问题，该电池存在较大的安全隐患。

2020年，Xuelong Zhou提出了一种酸性锡铁液流电池，正极活性物质发生的电极反应Fe³⁺/Fe²⁺，负极活性物质发生的电极反应为Sn²⁺/Sn，因为Fe³⁺/Fe²⁺标准电极电势是0.77V，组成电池的电动势为0.9V，该电池仍然采用加廉价的活性物质，降低了电池成本，提升了电池的安全性，但牺牲了电池电动势。