權(quán)利要求書： 1.一種用于鋅錳液流電池的正極電解液，其特征在于，鋅錳液流電池的正極電解液包括錳離子反應(yīng)活性物質(zhì)、支持電解質(zhì)和溶劑水，錳離子反應(yīng)活性物質(zhì)為二價(jià)錳離子絡(luò)合物，支持電解質(zhì)用于提高溶液電導(dǎo)率。

2.如權(quán)利要求1所述的用于鋅錳液流電池的正極電解液，其特征在于，二價(jià)錳離子絡(luò)合物為乙二胺四乙酸二鈉錳。

3.如權(quán)利要求1所述的用于鋅錳液流電池的正極電解液，其特征在于，支持電解質(zhì)為氯化鈉。

4.如權(quán)利要求1所述的用于鋅錳液流電池的正極電解液，其特征在于，二價(jià)錳離子絡(luò)合物反應(yīng)活性物質(zhì)在水中溶解度為0.1～1.2mol/L。

5.如權(quán)利要求1所述的用于鋅錳液流電池的正極電解液，其特征在于，支持電解質(zhì)在水中溶解度為1～3mol/L。

6.如權(quán)利要求1所述的用于鋅錳液流電池的正極電解液，其特征在于，支持電解質(zhì)選用的濃度為3mol/L，保持正負(fù)極支持電解質(zhì)濃度相同，促進(jìn)負(fù)極ZnCl2溶解。

說明書： 一種用于鋅錳液流電池的正極電解液技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明應(yīng)用在液流電池領(lǐng)域，具體涉及一種用于鋅錳液流電池的正極電解液。背景技術(shù)[0002] 隨著社會(huì)生活和科技水平的發(fā)展，人類對能源的需求越來越多。石油類的不可再生能源越來越匱乏，對于可再生能源的研究勢在必行。但是風(fēng)能、太陽能這類能源常常受到

環(huán)境和地域的影響，所以二次電池的研究和開發(fā)是至關(guān)重要的。

[0003] 液流電池作為一種新型儲(chǔ)能電池，其具有的安全性高,對環(huán)境友好和長期穩(wěn)定循環(huán)的特性使其受到廣泛的研究。目前，研究較多、應(yīng)用范圍廣且發(fā)展最成熟的液流電池是全

釩液流電池，但釩過高的價(jià)格限制了其進(jìn)一步的商業(yè)化。

[0004] 鋅錳液流電池因其價(jià)格便宜，能量密度高的優(yōu)勢受到了較大的關(guān)注，但三價(jià)錳離子發(fā)生歧化反應(yīng)導(dǎo)致的管道堵塞和循環(huán)穩(wěn)定性差的原因限制了其進(jìn)一步的發(fā)展。因此，開

發(fā)和研究能夠抑制三價(jià)錳離子歧化反應(yīng)的電解液具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于鋅錳液流電池的正極電解液，解決三價(jià)錳離子歧化反應(yīng)造成的電池循環(huán)可逆性及穩(wěn)定性問題。

[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：[0007] 一種用于鋅錳液流電池的正極電解液，鋅錳液流電池的正極電解液包括錳離子反應(yīng)活性物質(zhì)、支持電解質(zhì)和溶劑水，錳離子反應(yīng)活性物質(zhì)為二價(jià)錳離子絡(luò)合物，支持電解質(zhì)

用于提高溶液電導(dǎo)率。

[0008] 所述的用于鋅錳液流電池的正極電解液，二價(jià)錳離子絡(luò)合物為乙二胺四乙酸二鈉錳。

[0009] 所述的用于鋅錳液流電池的正極電解液，支持電解質(zhì)為氯化鈉。[0010] 所述的用于鋅錳液流電池的正極電解液，二價(jià)錳離子絡(luò)合物反應(yīng)活性物質(zhì)在水中溶解度為0.1～1.2mol/L。

[0011] 所述的用于鋅錳液流電池的正極電解液，支持電解質(zhì)在水中溶解度為1～3mol/L。[0012] 所述的用于鋅錳液流電池的正極電解液，支持電解質(zhì)選用的濃度為3mol/L，保持正負(fù)極支持電解質(zhì)濃度相同，促進(jìn)負(fù)極ZnCl2溶解。

[0013] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想是：[0014] 針對鋅錳液流電池錳正極因三價(jià)錳離子歧化反應(yīng)造成的電池循環(huán)可逆性和穩(wěn)定性問題，本發(fā)明提出選用乙二胺四乙酸二鈉錳作為正極活性物質(zhì)，利用二價(jià)錳離子和乙二

胺四乙酸二鈉的絡(luò)合反應(yīng)，改變錳離子的六水配位結(jié)構(gòu)，以此實(shí)現(xiàn)對三價(jià)錳離子歧化反應(yīng)

的抑制作用，避免歧化后生成的二氧化錳堵塞管道，并且能夠提高電池的庫倫效率和能量

效率，實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定的循環(huán)。

[0015] 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：[0016] 1、本發(fā)明抑制了三價(jià)錳離子的歧化反應(yīng)，絡(luò)合物可以有效的改變二價(jià)錳離子周圍的配體，形成穩(wěn)定的配位結(jié)構(gòu)，抑制了三價(jià)錳離子發(fā)生歧化并促進(jìn)了電池的循環(huán)穩(wěn)定性和

可逆性，提高了電池的庫倫效率和能量效率。

[0017] 2、本發(fā)明涉及的新型鋅錳液流電池?zé)o污染，安全可靠，具有價(jià)格和資源優(yōu)勢。附圖說明[0018] 圖1本發(fā)明所提供鋅錳液流電池示意圖。其中，1正極電解液儲(chǔ)液罐，2負(fù)極電解液儲(chǔ)液罐，3液流電池隔膜，4正極電極，5負(fù)極電極，6正極端板，7負(fù)極端板，8正極泵，9負(fù)極泵。

[0019] 圖2(a)為傳統(tǒng)硫酸錳體系的正極沉積微觀電鏡圖；圖2(b)為乙二胺四乙酸二鈉錳正體系的正極微觀電鏡圖。

[0020] 圖3(a)為傳統(tǒng)硫酸錳體系的電池充放電測試結(jié)果；圖3(b)為乙二胺四乙酸二鈉錳體系的充放電測試結(jié)果。圖中，橫坐標(biāo)Cyclenumber代表循環(huán)次數(shù)，左縱坐標(biāo)Efficiency代

表效率(％)，右縱坐標(biāo)Capacity代表容量(mAh)。

具體實(shí)施方式[0021] 如圖1所示，本發(fā)明鋅錳液流電池主要包括：正極電解液儲(chǔ)液罐1、負(fù)極電解液儲(chǔ)液罐2、液流電池隔膜3、正極電極4、負(fù)極電極5、正極端板6、負(fù)極端板7、正極泵8、負(fù)極泵9，其

結(jié)構(gòu)如下：

[0022] 正極電解液儲(chǔ)液罐1的底部通過管路(該管路上設(shè)置正極泵8)穿過正極端板6與正極電極4的下部相連接，正極電解液儲(chǔ)液罐1的頂部通過管路穿過正極端板6與正極電極4的

上部相連接，正極電極4的外側(cè)設(shè)置正極端板6，形成液流電池的正極部分。負(fù)極電解液儲(chǔ)液

罐2的底部通過管路(該管路上設(shè)置負(fù)極泵9)穿過負(fù)極端板7與負(fù)極電極5的下部相連接，負(fù)

極電解液儲(chǔ)液罐2的頂部通過管路穿過負(fù)極端板7與負(fù)極電極5的上部相連接，負(fù)極電極5的

外側(cè)設(shè)置負(fù)極端板7，形成液流電池的正極部分。正極電極4、負(fù)極電極5沿豎向相對平行設(shè)

置，正極電極4、負(fù)極電極5之間通過液流電池隔膜3隔開，液流電池隔膜3兩側(cè)分別與正極電

極4、負(fù)極電極5中的電解液相接觸。

[0023] 正極電解液儲(chǔ)液罐1中裝有本發(fā)明用于鋅錳液流電池的正極電解液，包括錳離子絡(luò)合物反應(yīng)活性物質(zhì)和支持電解質(zhì)，支持電解質(zhì)用于提高電解液電導(dǎo)率。負(fù)極電解液儲(chǔ)液

罐2中裝有負(fù)極電解液，與正極電解液不同之處在于，負(fù)極電解液僅包括鋅離子反應(yīng)活性物

質(zhì)和支持電解質(zhì)。

[0024] 如圖1所示，鋅錳液流電池的正極電極4采用碳?xì)肿鳛殡姌O，負(fù)極電極5采用鋅片作為電極，碳?xì)蛛姌O具有非常大的活性面積，鋅錳液流電池中所用的碳?xì)趾弯\片電極面積均

2

為4×7cm ，而電池隔膜選用液流電池常用的商業(yè)化的Nafion質(zhì)子交換膜，質(zhì)子交換膜面積

2

同樣為4×7cm ，并用鋁合金端板(正極端板6、負(fù)極端板7)將各組件夾緊，充電時(shí)正負(fù)極反

應(yīng)方程式如下(1)和(2)所示；

[0025] 正極:[0026] 正極:[0027] 為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。以下為具體實(shí)施例詳細(xì)介紹本發(fā)明，提供實(shí)

施例是為了便于理解本發(fā)明，絕不是限制本發(fā)明。

[0028] 實(shí)施例[0029] 本實(shí)施例中，鋅錳液流電池的正極電解液包括：乙二胺四乙酸二鈉錳，NaCl為支持電解質(zhì)，以及去離子水。其中，乙二胺四乙酸二鈉錳濃度為0.5mol/L，NaCl的濃度為3mol/來

保證正負(fù)極支持電解質(zhì)濃度相同，具體操作步驟為：

[0030] 于燒杯中稱取3.89g乙二胺四乙酸二鈉錳和3.48g氯化鈉顆粒用去離子水溶解，倒入50mL容量瓶中充分混合均勻。

[0031] 負(fù)極電解液ZnCl2濃度為0.5mol/L，支持電解質(zhì)濃度同樣為3mol/L，支持電解質(zhì)提高ZnCl2的溶解率，負(fù)極電解液具體配置步驟為：

[0032] 于燒杯中稱取1.36g氯化鋅，加入去離子水溶解，再加入3.48g氯化鈉，倒入50mL容量瓶中。

[0033] 如圖2(a)所示，傳統(tǒng)鋅錳液流電池的微觀沉積形貌，可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)鋅錳液流電池正極的二氧化錳沉積層會(huì)有很多團(tuán)簇和脫落，造成電池的庫倫效率降低。而如圖2(b)所示，

使用乙二胺四乙酸二鈉錳作為正極電解液的微觀形貌，可以發(fā)現(xiàn)無沉積物生成，表明三價(jià)

錳離子的歧化反應(yīng)被抑制，從而提高鋅錳液流電池的可逆性和穩(wěn)定性，循環(huán)壽命更長。

[0034] 如圖3(a)所示，傳統(tǒng)硫酸錳體系在20mAcm2電流密度下循環(huán)70次之后庫倫效率開始波動(dòng)，電池性能極不穩(wěn)定。如圖3(b)所示，乙二胺四乙酸二鈉錳體系能夠循環(huán)300次且?guī)?br />
倫效率無明顯的變動(dòng)，電池循環(huán)穩(wěn)定性和可逆性均有明顯改善。

[0035] 實(shí)施例結(jié)果表明，本發(fā)明用于鋅錳液流電池的正極電解液，采用乙二胺四乙酸二鈉錳絡(luò)合物作為反應(yīng)活性物質(zhì)，NaCl作為支持電解質(zhì)，乙二胺四乙酸二鈉錳絡(luò)合物作為反

應(yīng)活性物質(zhì)參與電極反應(yīng)，其中乙二胺四乙酸作為絡(luò)合配體，能夠抑制三價(jià)錳離子的歧化

反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)二價(jià)錳離子和三價(jià)錳離子之間的可逆反應(yīng)，支持電解質(zhì)為了提高電解液的電導(dǎo)

率。使用本發(fā)明所提供的正極電解液，可明顯提高電池的庫倫效率，從而提高鋅錳液流電池

的循環(huán)壽命。