(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书 | ||
(10)申请公布号 CN 104582820 A (43)申请公布日 2015.04.29 | ||
(21)申请号 CN201380043025.3
(22)申请日 贸易公司名称大全2013.07.25
(71)申请人 耶拿电池有限公司
地址 德国耶拿
(72)发明人 U·S·斯楚伯尔特 M·哈格尔 T·简诺斯切卡
(74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
代理人 柳冀
(51)Int.CI
权利要求说明书 说明书 幅图 |
(54)发明名称
具有高分子化合物作为氧化还原对的氧化还原液流电池和用于存储电能的半透膜 | |
(57)摘要
本发明的任务是，通过使用新材料和膜以尽可能低耗费地制造成本有利和耐用的氧化还原液流电池，即使在可能的电池损坏情况下其氧化还原活性化合物也极少造成环境负担。根据本发明，使用例如氧化还原活性的聚合物或寡聚物的高分子化合物作为所述氧化还原活性组分，使用用于分离高分子氧化还原活性组分的尺寸排阻膜(3)作为所述膜。 | |
法律状态
法律状态公告日 | 法律状态信息 | 法律状态 |
权 利 要 求 说 明 书
1.用于存储电能的氧化还原液流电池，它包含反应池，该反应池 具有两个用于阳极电解液和阴极电解液的极性专用室(1,2)，所述室 (1,2)分别与液体存储器连接并通过用于离子交换的膜来分隔，其中所 述室(1,2)分别填充了氧化还原活性组分，所述氧化还原活性组分以本 体形式、溶解或分散在电解质溶剂中的形式存在，并且其中溶解了导 电盐和可能的其他添加剂，其特征在于，使用高分子化合物作为所述 氧化还原活性组分，和使用尺寸排阻膜(3)作为所述膜，所述尺寸排阻 膜(3)用于分离以本体形式、溶解或分散形式存在的高分子氧化还原活 性组分。
2.根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，所述室 (1,2)分别填充了氧化还
原活性组分，该组分以本体形式或者溶解在 水中或溶解在有机溶剂中的形式存在。
3.根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，使用半透 膜作为尺寸排阻膜。
4.根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，使用透析 膜作为尺寸排阻膜。
5.根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，所述尺寸 排阻膜的选择性是至少500g/mol，且高分子氧化还原活性组分的对 应摩尔质量大于500g/mol，优选大于等于550g/mol。
6.根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，所述尺寸 排阻膜由塑料、陶瓷、玻璃、金属、复合材料或纺织面料或它们的组 合构成，优选由有机聚合物，特别是由纤维素或改性的纤维素构成， 由聚醚砜、聚砜、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯、 聚氯乙烯、聚丙烯腈、葡聚糖、木质素、聚环氧丙烷
、聚乙烯亚胺、 聚丙烯酸、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚苯醚、聚酰亚胺、聚四氟乙烯或 它们的衍生物构成。
7.根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，所述尺寸 排阻膜由有机材料构成，并且特别是构造成聚合物膜。
8.根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，所述尺寸 排阻膜的厚度在1μm和5mm之间的范围内，特别优选在10μm和 200μm之间的范围内。
9.根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，使用氧化 还原活性的有机材料或金属有机材料、低聚物或聚合物作为高分子组 分。
10.根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，使用聚 合物作为氧化还原活性组分，所述聚合物包含形成氮氧自由基、四联 氮基(Verdazyl)自由基或氮碳氮氧(Nitronylnitroxid)自由基的 基团、紫罗碱或醌。
11.根据权利要求10的氧化还原液流电池，其特征在于，使用聚 合物作为氧化还原活性组分，所述聚合物具有选自聚甲基丙烯酸酯、 聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚亚烷基二
醇或聚乙烯基醚的聚合物主链， 且共价结合在其上的氧化还原活性组分选自形成氮氧自由基、四联氮 基(Verdazyl)自由基或氮碳氮氧(Nitronylnitroxid)自由基的基 团、紫罗碱或醌。
12.根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，使用聚 合物作为氧化还原活性组分，所述聚合物作为线型聚合物或作为分支 聚合物存在，特别是作为梳形聚合物或星形聚合物、树形聚合物、梯 形聚合物、环形聚合物、聚索烃或聚轮烃存在。
13.根据权利要求1的氧化还原液流电池，其特征在于，所使用 的电解质的粘度在1mPas至10<sup>6</sup>mPas的范围内，特别优选10<sup>2</sup>mPas 至10<sup>4</sup>mPas(在25℃下利用旋转粘度计、板/板测定)。
14.根据权利要求1的氧化还原液流电池用于存储移动和静态应 用的电能的用途。
15.根据权利要求14的用途，其特征在于，所述氧化还原液流电 池用在电动汽车领域，
特别是作为陆地运输工具、空中运输工具和水 路运输工具的存储器，或者所述氧化还原液流电池用作静态存储器， 用于紧急备用动力供给、峰值负载平衡，以及用于中间存储来自可再 生能源的电能，特别是在光伏和风力发电行业。
说 明 书
<p>本发明涉及氧化还原液流电池，一般的说法也称作氧化还原液流 电池或氧化还原流电池，用于存储电能。该氧化还原液流电池包含两 个极性专用室，在两个室中分别存在溶解形式的氧化还原活性的化学 化合物和/或氧化还原活性的化合物，分别与液体存储器连接。通过这 种方式，例如溶于水中或溶于有机溶剂中的氧化还原活性化合物构成 了两个独立的循环，它们通过所述极性专用室之间的膜来分离。经由 这种膜来实现两个室之间的离子交换。
所述电池尤其适用于静态存储应用，例如作为风力发电装置的缓 冲电池，或者作为电网中负载平衡的功率储备和调节储备，但也可作 为移动的能量存储器，例如用于电动汽车和电子设备的运转。
现有的氧化还原液流电池(RFB)是电化学能量存储器。在电极上进 行电势调节所需的化合物是溶解的氧化还原活性物质，它在充电或放 电过程中在电化学反应器中各自转换成其他的氧化还原阶段。为此， 将电解质溶液(阴极电解液、阳极电解液)从容器中取出并主动泵送 至电极。反应器中的阴极室和阳极室通过离子选择性的膜来分离，所 述膜主要显示出对质子的高选择性。一旦电解质溶液被泵送，就可以 获得电流。充电过程只是将所述过程进行简单的反转。因此，可存储 在RFB中的能量的量与贮存容器的大小直接成正比。与此相反，可获 得的功率是电化学反应器的大小的函数。
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