[发明专利]一种水相-有机氧化还原液流电池

说明书

本发明公开一种水相‑有机氧化还原电解液及其在液流电池中的应用，电解液包括正极活性物质、负极活性物质、水和支持电解质；所述正极活性物质为具有六元四甲基环状氮氧自由基化合物包含在分子中具有1至4个式(1)的基团氧化还原活性组分；所述负极物质为乙撑‑联吡啶类化合物，包含在分子中具有1至4个式(2)的基团氧化还原活性组分；与现有技术相比，本发明的水相‑有机液流电池正极电解质具有更高的溶解度，使电池具有更高的能量密度；负极电解质具有更高的安全性和稳定性，具有更高的商业价值。

技术领域

本发明属于水相有机液流电池技术领域，具体涉及一种水相有机液流电池电解质组合。

背景技术

大规模储能技术是解决可再生能源发电不连续、不稳定特征的关键瓶颈技术。作为大规模储能技术之一的液流电池电化学储能技术，具有大功率运行响应速度快、不受地理位置限制、安全性能高(不易燃烧和爆炸)等特点，能够满足多样化的场景需求。水相有机液流电池还具有腐蚀性低、成本低、电解质易于设计、循环性好、环境友好等特点。

WO2017/025177描述了部分胺类氧化还原活性组分作为液流电池的电解质，在实施例中将TEMPO-氯化铵与二甲基紫精氯化物作为电解质溶液，其中二甲基紫精氯化物(俗称百草枯)已被中国、瑞典、科威特、芬兰、丹麦、英国、巴西等国家禁用，大规模商业化使用受限。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种水系有机氧化还原液流电池。技术方案如下：

一种水相-有机氧化还原液流电池，包括电极、隔膜和电解液，电极为碳毡或碳纸，隔膜为阴离子交换膜或多孔膜，电解液包括正极活性物质、负极活性物质、水和支持电解质，所述正极活性物质为具有六元四甲基环状氮氧自由基化合物，所述负极活性物质为乙撑-联吡啶类化合物。

进一步地，所述具有六元四甲基环状氮氧自由基化合物中包括含1～4个式(1)基团的氧化还原活性组分，优选地1～3个，式(1)的结构式如下：

其中，R₁、R₂彼此独立地是OH、COOH、COONa、COOK、COONH₄、PO₃H、PO₃Na、PO₃K、PO₃NH₄、SO₃H、SO₃Na、SO₃K、SO₃NH₄、O(CH₂)_m N(CH₃)₃⁺、N(CH₃)₃⁺、N(CH₃)₂⁺(CH₂)_nN(CH₃)₃⁺、CH₂N(CH₃)₃⁺、CH₂N(CH₃)₂⁺(CH₂)_p N(CH₃)₃⁺或(CH₂OCH₂)_qCH₂OH，其中，m、n、p、q彼此独立地表示为1～9的任一自然数。。

进一步地，所述乙撑-联吡啶类化合物中包括含1～4个式(2)基团的氧化还原活性组分，优选地1～3个，式(2)的结构式如下：