【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無膜電池，具體涉及一種無膜雙相釩溴電池及其電解液。
技術介紹
1、離子交換膜廣泛應用于氧化還原液流電池中，能有效阻止活性物質的交叉擴散，降低自放電。然而，氧化還原物質通過膜的傳輸引發的不可逆反應、低庫侖效率以及容量衰減仍是液流電池性能下降的主要原因之一。盡管近年來在高性能離子交換膜的研發上取得了一定進展，但提升幅度有限。此外，現有的離子交換膜成本高昂，占電池總成本的約20％，且其壽命無法滿足長期儲能系統的要求。為應對這些挑戰，無膜電池技術不僅降低了儲能系統的成本，還減少了膜材料老化引起的性能下降問題，從而提高了系統的可靠性和使用壽命。這些特性使無膜電池成為了實現大規模儲能的有力候選技術之一。
2、現有的雙相無膜體系主要以蒽醌、四甲基哌啶氧化物有機物或金屬鋅作為電解液中的活性物質。在有機物體系中，活性物質的溶解度通常較低，這直接限制了電解液中的物質濃度，從而導致電池的理論容量較為有限，無法充分提升能量密度。而在鋅體系中，盡管鋅具有較高的理論容量，但在充放電循環過程中，鋅金屬會以固體形式沉積，影響電池的長期穩定性。鋅沉積的形成還可能導致枝晶生長，電池內部結構發生變化，限制了電池的實際可達容量，進而降低系統的整體性能。鋅枝晶的沉積和脫落還會降低電池的庫侖效率，導致容量衰減，縮短電池的使用壽命。此外，鋅枝晶生長不均勻，還可能引發電池內阻增加，影響電池的整體性能穩定性。
技術實現思路
1、針對上述現有技術的不足，本專利技術的目的是提供一種無膜雙相釩溴電池及其電解液，
2、為解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種無膜雙相釩溴電池電解液，所述電解液包括體積比為1:0.5～1的水相的陽極電解液和非水相的陰極電解液。
4、所述水相的陽極電解液包括水、陽極活性物質和陽極電解液添加劑，所述陽極活性物質為硫酸氧釩，濃度為0.05mol/l～2.5mol/l，陽極電解液添加劑為堿金屬溴鹽，陽極電解液添加劑濃度為0.05mol/l～2mol/l。
5、所述非水相的陰極電解液包括非水溶劑和陰極電解液添加劑，所述陰極電解液添加劑為硫酸化α-環糊精、羥丙基-β-環糊精或四癸基溴化銨。
6、當陰極電解液添加劑為硫酸化α-環糊精時，陰極電解液添加劑的濃度為0.02mol/l～1mol/l，當陰極電解液添加劑為羥丙基-β-環糊精，陰極電解液添加劑濃度為0.05mol/l～1mol/l，當陰極電解液添加劑為四癸基溴化銨時，陰極電解液添加劑濃度為0.05mol/l～3mol/l。
7、本專利技術的無膜雙相釩溴電池電解液包括水相的陽極電解液和非水相的陰極電解液，其中，水相的陽極電解液包括水、陽極活性物質和陽極電解液添加劑，非水相陰極電解液包括非水溶劑和陰極電解液添加劑，以硫酸氧礬作為陽極活性物質，堿金屬溴鹽作為陽極電解液添加劑，溴化鉀中的溴離子作為跨相氧化還原物質，硫酸氧釩中的釩離子作為非跨相氧化還原物質，向非水溶劑中添加溴絡合劑硫酸化α-環糊精、羥丙基-β-環糊精或四癸基溴化銨，與溴結合生成高溶解度疏水活性物質，通過提升活性物質溶解度進一步提升了電池體系的容量密度，確保了電池整體的高效能量存儲和釋放，將三價釩與四價釩離子作為負極氧化還原對，有效避免了循環過程中金屬固體產物生成所引發的電池電化學穩定性差、性能下降的問題，提升了電池理論容量并避免了鋅金屬不規則生長導致的一系列電池循環及壽命問題；且本專利技術制備的無膜雙相釩溴電池電解液在充放電過程中無任何固體產物生成，與其他溴基電解液不同，搭配釩而非鋅陽極液避免充電過程中鋅金屬固體產生導致的電池副反應及失效的問題。
8、在本專利技術優選的實施方式中，當陰極電解液添加劑為硫酸化α-環糊精時，陰極電解液添加劑的濃度為0.05mol/l～0.75mol/l，當陰極電解液添加劑為羥丙基-β-環糊精，陰極電解液添加劑濃度為0.07mol/l～0.75mol/l，當陰極電解液添加劑為四癸基溴化銨時，陰極電解液添加劑濃度為0.07mol/l～1.8mol/l。
9、在本專利技術優選的實施方式中，陽極活性物質濃度為0.75mol/l～1.5mol/l。
10、在本專利技術優選的實施方式中，所述堿金屬溴鹽為溴化鉀或溴化鈉。
11、在本專利技術優選的實施方式中，陽極電解液添加劑濃度為0.3mol/l～1.75mol/l。
12、在本專利技術優選的實施方式中，所述非水溶劑為有機溶劑。
13、在本專利技術優選的實施方式中，有機溶劑為四氯化碳或四氯乙烯。
14、本專利技術的另一個目的是提供一種無膜雙相釩溴電池，包括電池本體和上述任一項所述的無膜雙相釩溴電池電解液。
15、在本專利技術優選的實施方式中，所述電池本體包括陰極、陽極和電池器件，所述電池容器設置陰極和陽極，電池容器內填充所述無膜雙相釩溴電池電解液。
16、與現有技術相比，本專利技術具有的有益效果是：
17、1、本專利技術的無膜雙相釩溴電池電解液包括水相的陽極電解液和非水相的陰極電解液，其中，水相的陽極電解液包括水、陽極活性物質和陽極電解液添加劑，非水相陰極電解液包括非水溶劑和陰極電解液添加劑，以硫酸氧礬作為陽極活性物質，堿金屬溴鹽作為陽極電解液添加劑，堿金屬溴鹽中的溴離子作為跨相氧化還原物質，硫酸氧釩中的釩離子作為非跨相氧化還原物質，向非水溶劑中添加溴絡合劑硫酸化α-環糊精、羥丙基-β-環糊精或四癸基溴化銨，與溴結合生成高溶解度疏水活性物質，通過提升活性物質溶解度進一步提升了電池體系的容量密度，確保了電池整體的高效能量存儲和釋放，此外，將三價釩與四價釩離子作為負極氧化還原對，有效避免了循環過程中金屬固體產物生成所引發的電池電化學穩定性差、性能下降的問題，提升了電池理論容量并避免了鋅金屬不規則生長導致的一系列電池循環及壽命問題；且本專利技術制備的無膜雙相釩溴電池電解液在充放電過程中無任何固體產物生成，與其他溴基電解液不同，搭配釩而非鋅陽極液避免充電過程中鋅金屬固體產生導致的電池副反應及失效的問題。
18、2、本專利技術的無膜雙相釩溴電池中，在避免隔膜的前提下使用水、有機溶劑避免活性物質交叉污染導致的電池自放電，本專利技術的設計在避免使用高成本隔膜的前提下，充電過程中不產生金屬固體的特殊設計，保持電池長期運行穩定性的同時，顯著提高了其性能。
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1.一種無膜雙相釩溴電池電解液，其特征在于，所述電解液包括體積比為1:0.5～1的水相的陽極電解液和非水相的陰極電解液；
2.根據權利要求1所述的無膜雙相釩溴電池電解液，其特征在于，當陰極電解液添加劑為硫酸化α-環糊精時，陰極電解液添加劑的濃度為0.05mol/L～0.75mol/L，當陰極電解液添加劑為羥丙基-β-環糊精，陰極電解液添加劑濃度為0.07mol/L～0.75mol/L，當陰極電解液添加劑為四癸基溴化銨時，陰極電解液添加劑濃度為0.07mol/L～1.8mol/L。
3.根據權利要求1所述的無膜雙相釩溴電池電解液，其特征在于，陽極活性物質濃度為0.75mol/L～1.5mol/L。
4.根據權利要求1所述的無膜雙相釩溴電池電解液，其特征在于，所述堿金屬溴鹽為溴化鉀或溴化鈉。
5.根據權利要求1所述的無膜雙相釩溴電池電解液，其特征在于，陽極電解液添加劑濃度為0.3mol/L～1.75mol/L。
6.根據權利要求1所述的無膜雙相釩溴電池電解液，其特征在于，所述非水溶劑為有機溶劑。
7.根據權利要求
8.一種無膜雙相釩溴電池，其特征在于，包括電池本體和權利要求1-7任一項所述的無膜雙相釩溴電池電解液。
9.根據權利要求8所述的無膜雙相釩溴電池，其特征在于，所述電池本體包括陰極、陽極和電池器件，所述電池容器設置陰極和陽極，電池容器內填充所述無膜雙相釩溴電池電解液。
...【技術特征摘要】
1.一種無膜雙相釩溴電池電解液，其特征在于，所述電解液包括體積比為1:0.5～1的水相的陽極電解液和非水相的陰極電解液；
2.根據權利要求1所述的無膜雙相釩溴電池電解液，其特征在于，當陰極電解液添加劑為硫酸化α-環糊精時，陰極電解液添加劑的濃度為0.05mol/l～0.75mol/l，當陰極電解液添加劑為羥丙基-β-環糊精，陰極電解液添加劑濃度為0.07mol/l～0.75mol/l，當陰極電解液添加劑為四癸基溴化銨時，陰極電解液添加劑濃度為0.07mol/l～1.8mol/l。
3.根據權利要求1所述的無膜雙相釩溴電池電解液，其特征在于，陽極活性物質濃度為0.75mol/l～1.5mol/l。
4.根據權利要求1所述的無膜雙相釩溴電池...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳雨桐，汪舟鷺，王超，郭套連，王尚博，劉祥，
申請(專利權)人：陜西朗時德旎新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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