锌／溴液流电池技术开发计划并实施

锌／溴液流电池技术的主要优缺点虽然基于锌／溴电对的电池概念在100多年前就已经申请专利，但是两条固有特性妨碍其商业开发，其一是锌沉积时形成枝晶，其二是溴在水体系溴化锌电解质中的高溶解性。其中锌枝晶很容易导致电池短路，而溴溶解后可扩散到负极直接与锌反应造成电池自放电。20世纪70年代中期到80年代早期，Exxon和Gould为解决上述问题分别启动开发计划并实施。

电池网能源公司对Gould技术进行了进一步开发，但未能保持高水准的研究活动。20世纪80年代中期，Exxon把锌／溴电池技术转让给江森自控公（Johnson Controls，Inc.，JCI，美国）、SEA Energiespeicher und Antriebssysteme，欧盟)、丰田汽车公司和明电舍（日本）、Sherwood Industries（澳大利亚）。1994年江森自控公司把溴电池技术卖给ZBB能源公司。锌／溴电池电化学储能及放出能量是在电池系统中完成的。该系统基本组成包括双极性电极、隔膜、水体系电解质及电解质存储器。

一个三单体电池构成的锌／溴电池系统。电解质是溴化锌水溶液，靠泵循环通过电极表面。电极表面被多孔塑料膜依次隔开。所以，在正、负极存在两股电解质流。锂电池依据不同的部件设计，两股液流方向可以不同。兖电时锌在负极上沉积，溴在正极上生成。放电时在各自电极上分别生成锌离子和溴离子。电极间的微孑L隔膜阻止溴向沉积锌一侧的扩散，从而降低因直接化学反应造成的电池自放电。

实际上电解质中的化学基团远比描述复杂。在电解质中溴元素是以溴离子及多溴离子平衡形式存在，此处多溴离子可表示为Br_：『，行为3，5，7[ao]；溶液中溴化锌电离后，锌离子以络合物或离子对形式存在。电解质中也加入一些络合剂与多溴离子形成低溶解度的液态第二相，这些络合物电解质中溴单质的含量降低到了原来的1／100～1／10，再加上隔膜的阻挡作用而减少溴引起的电池自放电。

这种络合物也提供了一种远离沉积锌电极侧的溴的贮存方法，其详细内容将在下面章节中叙述。溴代N-甲基一N一乙基吗啉(MEMBr)是一种常用的络合剂。电极具有双极性结构，典型组成为碳和塑料。锂电池厂商在溴存在的环境下即使钛也会被腐蚀而不能使用金属材料。在正极一侧加入具有高比表面积的碳层以增加反应面积。充电时循环电解质可移去生成的多溴化物，放电时多溴化物被输送到电极表面。循坏电解质也抑制锌枝晶生长并简化电池热管理。反之，许多现行的先进电池需要进行热管理。