本申请要求于2021年4月29日提交的名称为“用于铁阳极电化学系统的电解质制剂和添加剂”的美国临时专利申请第63/181,757号的优先权，该申请的全部内容出于所有目的通过引用并入本文。
背景技术：
1、储能技术在电网中发挥着越来越重要的作用；在最基本的层面上，这些储能资产提供平滑化(smoothing)以更好地匹配电网的发电和需求的功能。由储能设备执行的服务在多个时间尺度(从毫秒到年)上都对电网有益。如今，存在可以支持从毫秒到小时的时间尺度的储能技术，但需要长时和超长时(总的来说，>8小时)的储能系统。
2、铁基负极电化学系统(或另一种说法是铁基阳极电化学系统)对于电化学储能是有吸引力的选择。然而，铁基负极可能难以实现高性能，尤其是在较低放电速率下，诸如与大于约8小时(诸如8小时、超过8小时、8-16小时、16小时、超过16小时、16-24小时、24小时、超过24小时、24-30小时、30小时、超过30小时等)的完全放电时间相关的放电速率。直接还原铁(“dri”)由于dri的成本而成为铁基负极的优异候选者，但尽管dri的有前景的材料性能，但由dri制造的电极在实现性能提高方面可能面临挑战。
3、由于铁和碱性电解质组分的权益成本低，铁基碱性电化学系统是电网规模的长时储能的有吸引力的选择。然而，铁基材料在碱性电解质中存在一些缺点，尤其是与析氢反应和自放电的竞争。此外，电网规模的储能需要使用与传统的铁电极材料相比成本更低的原材料，因此其纯度也较低。因此，可能难以使铁电极材料(尤其是金属铁-氢氧化铁反应(步骤1反应))循环。在大多数铁电极系统中，该步骤1反应对于实现电池组的高往返效率至关重要。
4、因此，需要改进具有铁基材料诸如铁基负极的电化学系统的设计和组成，以增强此类系统的性能。
5、该背景技术部分旨在介绍本领域的可能与本发明的实施方案相关的多个方面。因此，该部分中的前述讨论提供了用于更好地理解本发明的框架，并且不应视为对现有技术的承认。
技术实现思路
1、多个的系统、方法和设备包括使用锡和/或锑作为具有铁基阳极的电化学系统诸如电池组中的电解质和/或电极的添加剂。在一些方面，锡和/或锑的添加可以改善铁基阳极的循环。
2、实施方案可包括一种电池组，其包含：第一电极，包含直接还原铁(dri)或另一种海绵铁粉；电解质；和第二电极，其中第一电极或电解质包含添加剂，所述添加剂含有具有低析氢反应(her)活性和/或改善第一电极的充电(还原)的元素。在一些实施方案中，该元素包括锡和/或锑。
3、多个方面的系统、方法和设备包括在电化学系统诸如电池组中使用高氢氧化物浓度电解质。在一些方面，高氢氧化物浓度电解质可以增加存储在电池中的电荷存储量(即，电池组材料的容量)和/或降低电池组的过电势(即，增加电压)。
4、实施方案可包括一种电池组，其包含：第一电极，包含直接还原铁(dri)或另一种海绵铁粉；电解质，包含氢氧化物；和第二电极，其中，所述电解质还包含添加剂，所述添加剂包含锡、铅或锑中的至少一种。在一些实施方案中，电解质中的总氢氧化物浓度可为约6m或更大。
5、多个实施方案可包括用作金属her抑制剂的共添加剂的多葡萄糖苷。多个实施方案可包括将锡掺入集流体中。多个实施方案可包括将锡掺入海绵铁中。多个实施方案可包括氢氧化催化剂和/或吸氢剂作为电化学电池阳极的添加剂。多个实施方案可包括用作电解质添加剂和/或阴离子选择性膜的木质素磺酸盐。
1.一种电池组，包含：
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述元素包括锡和/或锑。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述添加剂包括三水合锡酸钠(na2sno3·3h2o)、金属锡、三水合锡酸钾(k2sno3·3h2o)、氧化锡(sno2)、圆柱锡石(pb3sn4fesb2s14)、硫化铜铁锡(cu2fesns4)、铅锡合金(60/40sn/pb焊料；63/37sn/pb焊料；terne i合金：10-20％sn，余量为pb)、锌锡合金(terne ii合金：10-20％sn，余量为zn)或锡的硫化物(sns或sns2)。
4.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述元素包括锡。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的电池组，其中，所述添加剂在所述电解质中的浓度为0.1mm或更大。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述添加剂在所述电解质中的浓度为1mm至110mm。
7.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述添加剂在所述电解质中的浓度为100mm至1m。
8.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述添加剂在所述电解质中的浓度为约10mm至约100mm。
9.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述添加剂在所述电解质中的浓度为约650mm。
10.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述添加剂在所述电解质中的浓度为约50mm。
11.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述添加剂在所述电解质中的浓度为约670mm。
12.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述添加剂在所述电解质中的浓度为约750mm。
13.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述添加剂在所述电解质中处于或低于饱和极限。
14.根据权利要求1-4中任一项所述的电池组，其中，所述添加剂在所述第一电极中的量为所述第一电极的约0.1wt％至所述第一电极的约20wt％。
15.根据权利要求14所述的电池组，其中，所述添加剂在所述第一电极中的量为约1wt％。
16.根据权利要求14所述的电池组，其中，所述添加剂在所述第一电极中的量为约6wt％。
17.根据权利要求14所述的电池组，其中，所述添加剂在所述第一电极中的量为约1wt％至10wt％。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的电池组，其中，所述电解质包含氢氧化锂(lioh)、氢氧化钾(koh)和/或氢氧化钠(naoh)，以及任选的硫化钠(na2s)。
19.根据权利要求1-18中任一项所述的电池组，其中，所述添加剂镀在所述第二电极上。
20.根据权利要求1-19中任一项所述的电池组，其中，所述添加剂放置在悬置于所述电解质中的储存器中。
21.根据权利要求1-2和5-20中任一项所述的电池组，其中，所述添加剂包含锑。
22.根据权利要求1-21中任一项所述的电池组，其中，所述电解质包含硫化物。
23.根据权利要求22所述的电池组，其中，所述电解质中的硫化物浓度为0.001m至0.5m。
24.根据权利要求1-21中任一项所述的电池组，其中，所述电解质不包含硫化物。
25.根据权利要求1-24中任一项所述的电池组，其中，所述添加剂至少部分为固体。
26.根据权利要求25所述的电池组，其中，选择所述固体的表面积，以提供使得存在进入所述液体电解质相中的恒定通量的添加剂的反应性水平和/或以将所述液体电解质相中的所述添加剂浓度维持在处于或高于所选择的浓度。
27.一种电池组，包含：
28.根据权利要求27所述的电池组，其中，所述电解质中的总氢氧化物浓度为约6m或更大。
29.根据权利要求27所述的电池组，其中，所述电解质中的总氢氧化物浓度大于7m。
30.根据权利要求29所述的电池组，其中，所述电解质中的所述总氢氧化物浓度大于7m且小于或等于11m。
31.根据权利要求30所述的电池组，其中，所述电解质包含大于6m的组合的koh和naoh以及大于或等于0.05m的lioh。
32.根据权利要求30所述的电池组，其中，所述电解质包含较大浓度的koh、naoh和lioh，使得koh的摩尔浓度大于naoh的摩尔浓度，并且naoh的摩尔浓度大于lioh的摩尔浓度。
33.根据权利要求27所述的电池组，其中，所述电解质中的总氢氧化物浓度大于7m且小于10m。
34.根据权利要求27所述的电池组，其中，所述电解质中的总氢氧化物浓度大于7.5m且小于9.5m。
35.根据权利要求33-34中任一项所述的电池组，其中，所述电解质包含koh。
36.根据权利要求27-35中任一项所述的电池组，其中，所述电解质包含至少0.05m的lioh。
37.根据权利要求27-36中任一项所述的电池组，其中，所述电解质包含koh、naoh、lioh、rboh、csoh、froh、be(oh)2、ca(oh)2、mg(oh)2、sr(oh)2、ra(oh)2、ba(oh)2及其混合物中的任意一种或多种。
38.根据权利要求27-37中任一项所述的电池组，其中，所述电解质包含硫化物。
39.根据权利要求38所述的电池组，其中，所述电解质中的硫化物浓度为0.001m至0.5m。
40.根据权利要求27-37中任一项所述的电池组，其中，所述电解质不包含硫化物。
41.一种大容量储能系统，包含：
42.根据权利要求41所述的大容量储能系统，其中，所述大容量储能系统是长时储能(lodes)系统。
43.根据权利要求42所述的大容量储能系统，其中，所述lodes系统配置为放电大于24小时的时间。
44.根据权利要求43所述的大容量储能系统，其中，所述lodes系统配置为放电大于30小时的时间。
45.根据权利要求42所述的大容量储能系统，其中，所述lodes系统配置为放电大于100小时的时间。
46.根据权利要求42所述的大容量储能系统，其中，所述lodes系统配置为放电大于150小时的时间。
47.一种运行具有铁基电极的电池组的方法，包括：
48.根据权利要求47所述的方法，还包括将一种或多种有机添加剂添加至所述电池组的电解质。
49.根据权利要求48所述的方法，其中，所述一种或多种有机添加剂包括一种或多种烷基多葡萄糖苷。
50.根据权利要求47-49中任一项所述的方法，还包括将锡掺入所述电池组的集流体中。
51.根据权利要求47-49中任一项所述的方法，还包括在还原海绵铁之前，将所选择的添加剂掺入用于生产所述海绵铁的粉末混合物中。
52.根据权利要求47-51中任一项所述的方法，还包括将hor催化剂添加至所述电池组。
53.根据权利要求47-51中任一项所述的方法，还包括捕集可溶或准可溶形式的氢。
54.根据权利要求47-53中任一项所述的方法，还包括：
55.根据权利要求54所述的方法，其中，所述添加剂和/或所述阴离子选择性膜或隔件包含木质素及其衍生物，诸如木质素磺酸盐。
56.一种方法，包括将一种或多种有机添加剂添加至电池组的电解质。
57.根据权利要求56所述的方法，其中，所述一种或多种有机添加剂包括一种或多种烷基多葡萄糖苷。
58.一种方法，包括将锡掺入电池组的集流体中。
59.一种方法，包括：在还原海绵铁之前，将所选择的添加剂掺入用于生产所述海绵铁的粉末混合物中，并由所生产的海绵铁形成电池组的电极。
60.一种方法，包括将hor催化剂添加至电池组。
61.一种方法，包括捕集可溶或准可溶形式的氢。
62.一种方法，包括：
63.根据权利要求62所述的方法，其中，所述添加剂和/或阴离子选择性膜或隔件包含木质素及其衍生物，诸如木质素磺酸盐。
64.根据权利要求1-40中任一项所述的电池组和/或根据权利要求40-45中任一项所述的大容量储能系统，其中，所述电解质包含一种或多种有机添加剂。
65.根据权利要求64所述的电池组和/或大容量储能系统，其中，所述一种或多种有机添加剂包括一种或多种烷基多葡萄糖苷。
66.根据权利要求1-40、64和65中任一项所述的电池组和/或根据权利要求41-46、64和65中任一项所述的大容量储能系统，还包含其中掺有锡的集流体。
67.根据权利要求1-40和64-66中任一项所述的电池组和/或根据权利要求41-46和64-66中任一项所述的大容量储能系统，其中，所述dri或另一种海绵铁粉包含所选择的添加剂，所述添加剂已被掺入用于生产所述dri或另一种海绵铁粉的粉末混合物中。
68.根据权利要求1-40和64-67中任一项所述的电池组和/或根据权利要求41-46和64-67中任一项所述的大容量储能系统，还包括hor催化剂和/或吸氢剂。
69.根据权利要求1-40和64-68中任一项所述的电池组和/或根据权利要求41-46和64-68中任一项所述的大容量储能系统，还包含：
70.根据权利要求69所述的电池组和/或大容量储能系统，其中，所述添加剂和/或阴离子选择性膜或隔件包含木质素及其衍生物，诸如木质素磺酸盐。
71.一种电池组和/或大容量储能系统，其中，所述电解质包含一种或多种有机添加剂。
72.根据权利要求70所述的电池组和/或大容量储能系统，其中，所述一种或多种有机添加剂包括一种或多种烷基多葡萄糖苷。
73.一种电池组和/或大容量储能系统，其中，集流体已在其中掺入锡。
74.一种电池组和/或大容量储能系统，具有包含dri或另一种海绵铁粉的电极，所述dri或另一种海绵铁粉包含所选择的添加剂，所述添加剂已被掺入用于生产所述dri或另一种海绵铁粉的粉末混合物中。
75.一种电池组和/或大容量储能系统，包含hor催化剂和/或吸氢剂。
76.一种电池组和/或大容量储能系统，包含：
77.根据权利要求76所述的电池组和/或大容量储能系统，其中，所述添加剂和/或阴离子选择性膜或隔件包含木质素及其衍生物，诸如木质素磺酸盐。