[发明专利]一种新型钛锰单液流电池

说明书

本发明公开了一种单液流电池，所述电池包括钛锰电池模块、循环泵、负极电解液储液罐、负极电解液、负极电解液输入管路和负极电解液输出管路；所述钛锰电池模块包括正极、隔膜、负极；所述负极的氧化还原电对为Ti³⁺/Ti⁴⁺，所述正极的氧化还原电对为Mn²⁺/MnO₂，解决了正极MnO₂析出容易堵塞正极的问题，且大幅度降低了电池成本，有利于液流电池的推广应用，同时具有循环寿命长、结构以及制造工艺简单的特点。

技术领域

本发明属于电池领域，具体涉及一种新型钛锰单液流电池。

背景技术

随着经济的发展，对能源的需求日益增加，化石能源的大量消耗所引起的环境问题日益突显。大规模利用可再生能源、实现能源多样化成为世界各国能源安全和可持续发展的重要战略。但是风能，太阳能等再生能源的不连续性和不稳定性，使得他们的直接利用困难，所以利用储能技术，实现可再生能源的连续供应成为解决上述问题的关键。液流电池由于设计灵活(能量，功率分开设计)，安全性好，寿命长，已经成为大规模储能市场最优前景的技术之一。

目前发展比较成熟的液流体系包括全钒液流电池，锌溴液流电池，多硫化钠溴等体系。但是全钒液流电池面临成本较高，电解质的酸性和腐蚀性较强的问题；另外，锌溴液流电池体系和多硫化钠溴体系面临着溴的挥发性和腐蚀性的问题，环境污染严重。因此开发低成本、环境友好、高可靠性新型液流电池就变得尤为重要。

钛锰液流电池作为一种低成本、环境友好新型液流电池，逐渐受到研究者的关注，但是正极三价锰离子歧化反应生成MnO₂沉积物，容易造成正极堵塞，发生电堆损害的问题，一般通过控制三价锰离子浓度等方法避免生成MnO₂沉积物，但是很难完全避免故障的发生，而且只能利用二价锰离子至三价锰离子的单电子转移反应，严重阻碍了钛锰液流电池的发展。

发明内容

针对上述问题，本申请提出了一种新型钛锰单液流电池，正极电解液不流动，充分利用三价锰离子歧化反应生成MnO₂沉积物，将二价锰离子至三价锰离子的反应过程拓宽到二价锰离子至四价锰离子的反应过程，不仅提高了正极电解液的能量密度，而且解决了钛锰液流电池容易发生正极堵塞的潜在风险，有利于钛锰液流电池的推广应用。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

本发明提供了一种单液流电池，所述单液流电池包括钛锰电池模块、循环泵、负极电解液储液罐、负极电解液、负极电解液输入管路和负极电解液输出管路；

所述钛锰电池模块包括单电池或两节及以上单电池串联而成的电堆；

所述单电池包括正、负极端板、集流板和所述正、负极端板、集流板之间依次叠合的正极双极板、置于正极电极框空腔内的正极材料、电池隔膜、置于负极电极框空腔内的负极材料、负极双极板；

所述电堆包括正、负极端板、集流板和所述正、负极端板、集流板之间的N个依次叠合的正极双极板、置于正极电极框空腔内的正极材料、电池隔膜、置于负极电极框空腔内的负极材料、负极双极板的组合；所述N个组合之间串联；N≥2，N取整数；

所述负极电解液储液罐经负极电解液输入管路和负极电解液输出管路与所述负极相连通，所述循环泵设于负极电解液输入管路上；

所述单液流电池还包括正极电解液，所述正极电解液与所述负极电解液相同；所述正极与隔膜之间设有空腔；所述正极电解液不流动且被密封于所述空腔中；

所述负极的氧化还原电对为Ti³⁺/Ti⁴⁺，所述正极的氧化还原电对为Mn²⁺/MnO₂。