[发明专利]一种含络合剂的铁铬液流电池电解液在审
| 申请号： | 202210516829.1 | 申请日： | 2022-05-12 |
| 公开（公告）号： | CN114865066A | 公开（公告）日： | 2022-08-05 |
| 发明（设计）人： | 程元徽;牛世阳 | 申请（专利权）人： | 北京化工大学 |
| 主分类号： | H01M10/056 | 分类号： | H01M10/056;H01M10/0563 |
| 代理公司： | 暂无信息 | 代理人： | 暂无信息 |
| 地址： | 100029 *** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 络合 铁铬液 流电 电解液 | ||
本发明公开一种含络合剂的铁铬液流电池电解液，属于电化学储能技术领域。所述含络合剂的电解液是在负极含有Cr3+/Cr2+离子的电解液和正极含有Fe3+/Fe2+离子的电解液中同时加入二乙烯三胺五乙酸(DTPA)或其盐和溴化物，分别获得含有(Br)Cr(DTPA)3+/(Br)Cr(DTPA)2+的负极电解液和含有(Br)Fe(DTPA)3+/(Br)Fe(DTPA)2+的正极电解液。本发明使用的电解液能够有效提高正负极氧化还原电对的反应活性，抑制Cr3+失活，增大金属离子络合物尺寸，避免电解液穿越膜交叉污染，提高铁铬液流电池的效率和寿命。
技术领域
本发明涉及电化学储能技术领域，具体涉及一种含络合剂的铁铬液流电池电解液。
背景技术
随着世界经济不断增长，人们对能源的需求日益增加，能源短缺愈发严重。传统化石能源的大量消费，产生的环境问题与日俱增。因此，可再生能源的受到了广泛的应用，然而风能、太阳能等可再生能源发电具有不稳定性和不连续性的特点，制约了可再生能源的进一步发展。因此，亟需大规模储能技术，特别是长时储能技术，来提高可再生能源发电的电力品质和可靠性。
液流电池具有安全性高、循环寿命长、电解液可循环利用、生命周期性价比高、环境友好等优势，被认为是大规模储能技术的首选技术之一，具有广阔的应用前景。铁铬液流电池作为最先研发的液流电池具备由成本低等优势，成为可再生能源发电等规模化储能中最具发展前景的技术之一。
电解液作为铁铬液流电池的关键组成，很大程度上决定了电池的效率及稳定性。铁铬液流电池的电解液通常采用含有铁离子、铬离子与盐酸的酸性溶液，铁离子与铬离子尺寸小，易穿透隔膜。同时，传统铁铬液流电池的负极电解液采用CrCl3的盐酸水溶液，存在Cr(H2O)63+、Cr(H2O)5Cl2+、Cr(H2O)4Cl2+三种络合离子，其中Cr(H2O)5Cl2+和Cr(H2O)4Cl2+为电化学活性离子，然而Cl与Cr3+离子结合力弱，长久放置易转变为没有电化学活性的Cr(H2O)63+，导致铁铬液流电池效率与容量衰减。
调控铬离子在水中的络合状态是提高其活性与稳定性的一种有效途径。文献(Electrochimica Acta，2013,94,336-343)采用三电极体系测试了CrDTPA在1M硫酸溶液中的活性，氧化还原电极电位校正，为0.2V vs SHE左右，且可逆性差，无法作为负极活性电对，且未在电池中应用。美国洛克希德马丁能量有限公司公开了(CN109461954A)公开了一种包含金属配位化合物的含水氧化还原液流电池，其中一侧包含金属-磺酸邻苯二酚+其他配体作为一种电解液，其他配体可以为乙烯三胺五醋酸(DTPA)，其中磺酸邻苯二酚为二齿配体、DTPA为五齿配体，而Cr的饱和配位为6配位，二者无法完全与Cr离子络合，导致Cr双络合物结构不稳定，且双配体位阻大，降低电化学活性与可逆性，尤其是实施例可以看到，导致电压效率过低。
综上，调控铬离子在水中的络合状态，使其与配体可以形成稳定的六配位结构，有望解决解决铬离子失活，然而单一的络合剂难以实现。本专利提出采用五齿配体DTPA和单齿配体Br同时与Cr离子络合，构筑Cr离子有机/无机复合络合体系，以期提高铁铬液流电池的效率与稳定性。
发明内容
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