[发明专利]一种液流电池及其应用

权利要求书

1.一种液流电池，包括电池腔体、负极与正极，所述电池腔体中不设置物理隔膜，将具有还原性的溶液A与具有氧化性的溶液C置于电池腔体中，其中溶液A与溶液C互不相溶而分层，溶液A靠近负极一侧，溶液C靠近正极一侧。

2.按照权利要求1所述的液流电池，其特征在于：所述的溶液A中的溶质A为醌、磺酸支链化的蒽醌、二羟基二苯并环己酮、四羟基二苯并环己酮、六环己酮、N-甲基邻苯二甲酰亚胺、4,4,5,5-四甲基-2-苯基-1-咪唑烷中的一种或多种；

和/或，溶液A中的溶剂A为离子液体，所述离子液体优选为咪唑类和季胺类离子液体中的至少一种，进一步优选为1-正丁基-1-甲基吡咯烷二(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐中的至少一种。

3.按照权利要求1或2所述的液流电池，其特征在于：溶液A的浓度为0.01～10mol/L，优选为0.1～5mol/L，进一步优选为0.1～2mol/L，更进一步优选为0.1～1mol/L。

4.按照权利要求1所述的液流电池，其特征在于：溶液C中的溶质C为中的至少一种；

和/或，溶液C中的溶剂C为稀盐酸、稀硫酸或稀硝酸中的至少一种。

5.按照权利要求1或4所述的液流电池，其特征在于：溶液C的浓度为0.01～10mol/L，优选为0.1～5mol/L，进一步优选为0.1～2mol/L，更进一步优选为0.1～1mol/L。

6.按照权利要求1、2或4所述的液流电池，其特征在于：具有还原性的溶液A与具有氧化性的溶液C的体积比为2：1～1：2。

7.按照权利要求1所述的液流电池，其特征在于：所述负极包括负极催化剂及集流体；所述负极催化剂为活性炭负载贵金属与选自Fe、Co或Cu中至少一种形成的纳米合金；

优选地，所述活性炭比表面积为200～400m²/g；

优选地，所述纳米合金尺寸为0.8～2.0nm；

优选地，贵金属选自Pt、Pd中的至少一种。

8.按照权利要求7所述的液流电池，其特征在于：所述贵金属与选自Fe、Co或Cu中至少一种的原子比为1:1～5:1。

9.按照权利要求7所述的液流电池，其特征在于：以负极催化剂的质量为基准，活性炭的质量含量为50％～95％，贵金属与选自Fe、Co或Cu中至少一种形成的纳米合金的总质量含量为5％～50％。

10.按照权利要求1所述的液流电池，其特征在于：所述正极包括正极催化剂及集流体；所述正极催化剂包括碳材料和活性组分，所述活性组分包括钴和金属M，其中钴与至少部分金属M为金属M的钴酸盐，所述金属M选自Mn、Ni、Fe、Cu中的至少一种；

优选地，以钴酸盐形式存在的金属M占催化剂中金属M总量的50％～100％，优选为60％～100％。

11.按照权利要求10所述的液流电池，其特征在于：所述的碳材料选自杂原子修饰的碳纳米管；所述杂原子占杂原子修饰的碳纳米管质量的0.5％～15％。

12.按照权利要求10或11所述的液流电池，其特征在于：以正极催化剂的质量为基准，碳材料的质量含量为20％～80％，活性组分的含量以金属元素计为的质量含量为20％～80％。

13.按照权利要求10或11所述的液流电池，其特征在于，活性组分中，金属M选自Mn和A，A选自Ni、Fe、Cu中至少一种；优选地，Mn与A的原子比为1:1～5:1。

14.一种权利要求1-13任一所述的液流电池在电动汽车、航天飞机、潜艇、通讯系统、电站或家用电源中的应用。