[发明专利]一种制备全钒液流电池电解液的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备全钒液流电池电解液的方法，属于电池电解液领域。

背景技术

目前的全钒离子液流电池电解液主要采用电化学法制备，其制备方法为：将硫酸氧钒溶液或五氧化二钒溶液在电池中电解制得电解液。电化学法制备电解液存在下述缺陷：

1、电化学法制备电解液需要在隔膜中进行，但目前隔膜的研究还处于改进阶段，隔膜基本都存在水迁移的问题，在这些隔膜中制备电解液时容易导致电解出的电解液的精度和纯度误差较大，影响电池性能。

2、电解浓度大于1.8mol/L的溶液时易产生结晶堵塞隔膜。

3、如果所制备的电解液中三价钒和四价钒比例不是1∶1，将使钒电池的电位不一致而导致充放电效率低，还会加大水迁移使电池两极的电解液的体积容量不一致。

4、电化学法制备电解液时由于钒原料有1/3作为阳极，有2/3钒原料进行电解，电解后有1/2的废液，会造成1/3的钒原料浪费。

因此，在制备全钒液流电池电解液时如何防止水迁移现象的产生、降低成本、减少资源浪费成为本领域目前迫切需要解决的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制备全钒液流电池电解液的方法，采用该方法制备电解液时能防止水迁移现象的产生。

本发明制备全钒液流电池电解液的方法是将VOSO₄溶液加热至40～60℃，然后通入不含硫的还原性气体，制得全钒液流电池电解液。

其中，上述的不含硫的还原性气体可以是常用还原性气体，如：氢气和/或一氧化碳。

进一步的，上述不含硫的还原性气体优选为氢气。用氢气的反应响应时间快，且氢气可以由氨气分解制得，制备时间短，反应条件不苛刻，不会危害操作人员的身体健康，安全性较高。

其中，上述的VOSO₄浓度优选为1.5～1.7mol/L。

其中，通入氢气的速度过快时，容易局部过热，产生腾涌，比较危险；通入氢气速度过慢，则反应不够充分，使后续反应不能顺利进行，因为后续的反应需要前面的反应放出的热量。当制备总钒浓度为1.5～1.7mol/L的全钒液流电池电解液时，如果要制备4价钒和3价钒浓度基本相等即|C_4价钒-C_3价钒|/(C_4价钒+C_3价钒)≤0.1的全钒液流电池电解液，则每升VOSO₄溶液通入氢气的量为8.96×10^-3～2.528×10^-3Nm³/h，氢气通入时间可根据总钒量大小而定，如：总钒量为1.4～1.7mol时，通入氢气0.45～0.6小时后即可制得电解液。C_4价钒、C_3价钒分别为4价钒、3价钒的摩尔浓度。如果要制备全为3价钒的全钒液流电池电解液，则每升VOSO₄溶液通入氢气的量为1.792×10^-2～5.056×10^-2Nm³/h，氢气通入时间可根据总钒量大小而定，如：总钒量为1.4～1.7mol时，通入氢气0.45～0.6小时后即可制得电解液。如果需要制备其它浓度的电解液，则氢气的通入量可根据VOSO₄溶液的具体浓度进行适当调节，避免产生局部过热和腾涌即可。

其中，上述VOSO₄溶液可以直接采用市售的VOSO₄溶液，也可以直接制备。为了降低生产成本，优选直接制备VOSO₄溶液。VOSO₄溶液可采用下述方法制得：