[发明专利]一种全钒氧化还原液流电池电解液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学领域，特别是全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法。 

背景技术

近年来，世界能源的紧缺及环境污染的不断加剧对新型能源技术和高效储能系统提出新的要求。全钒氧化还原液流电池是一种新型无污染的电化学储能装置，因其具有循环寿命长、设计灵活、响应快、深度放电及维护费用低等优点而受到人们的关注。电解液是全钒氧化还原液流电池电化学反应的活性物质，是电能的载体，其性能的好坏对电池性能有直接影响。理论上电解液可由VOSO₄直接溶解配制，但此法成本较高。实际可行的制备方法是基于V₂O₅的还原溶解，包括化学法和电解法。化学法是指用钒的氧化物或化合物，在一定的硫酸溶液中通过加热或加入一定量的还原剂(如单质硫或草酸等)的方法，生产出全钒氧化还原液流电池用的钒/硫酸混合电解液，这种方法所加入的添加剂完全去除困难，且在加热过程中产生的CO₂、SO₂等气体会对环境造成二次污染。而采用电解钒的氧化物或化合物的方法，在制备过程中又存在去除NH₄⁺等杂质困难、工艺繁多、隔膜水迁移及资源浪费等问题。 

因此，在制备全钒氧化还原液流电池电解液时如何简化工艺，节约资源，避免污染成为迫切需要解决的技术问题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种全钒氧化还原液流电池用电解液的化学制备法，采用该方法制备电解液可以简化工艺，降低钒原料的用量，避免二次污染。 

本发明是通过如下技术方案来实现的： 

一种全钒氧化还原液流电池用电解液的化学制备方法，其特征在于：将三氧化二钒和五氧化二钒混合均匀后加入到比重1.84的浓硫酸中，所述的三氧化二钒与五氧化二钒的质量比为6～9∶1，所述的浓硫酸与五氧化二钒的质量比为18.4～27.6∶1，再放入管式炉中煅烧，煅烧温度为100～250℃，煅烧时间为0.5～3小时，然后将煅烧产物溶于硫酸溶液中，所述的硫酸溶液浓度为2～5mol/L，得到钒电池用电解液。 

作为上述实施方式的优选，电解液中总钒浓度为2～5mol/L。 

本发明的优点和积极效果表现： 

采用三氧化二钒作为还原剂制备全钒氧化还原液流电池用电解液，避免了制备过程中的二次污染问题，简化了制备工艺，充分利用了所用的钒原料，避免了资源浪费。此外，制备的电解液中4价钒和3价钒各占总钒浓度的50％，电解液可同时作为电池的正负极电解液，简化了电池的装配工序，提高了工作效率。 

具体实施方式： 

实施例1 

V₂O₃：冶金级 

V₂O₃：分析纯 

H₂SO₄：分析纯，d＝1.84 

将7.2g三氧化二钒和1g五氧化二钒混合均匀后加入到12mL浓硫酸中，再 放入管式炉中在170℃下煅烧2h，后将煅烧产物溶于3mol/L的硫酸溶液中，得到全钒氧化还原液流电池用电解液。采用电位滴定的方法分析电解液中钒离子浓度，其中3价钒与4价钒的浓度比≈1。 

实施例2 

V₂O₃：冶金级 

V₂O₃：分析纯 

H₂SO₄：分析纯，d＝1.84 

将10.8g三氧化二钒和1.8g五氧化二钒混合均匀后加入到18mL浓硫酸中，再放入管式炉中在100℃下煅烧3h，后将煅烧产物溶于5mol/L的硫酸溶液中，得到全钒氧化还原液流电池用电解液。采用电位滴定的方法分析电解液中钒离子浓度，其中3价钒与4价钒的浓度比≈1。 

实施例3 

V₂O₃：冶金级 

V₂O₃：分析纯 

H₂SO₄：分析纯，d＝1.84 

将21.6g三氧化二钒和2.4g五氧化二钒混合均匀后加入到36mL浓硫酸中，再放入管式炉中在250℃下煅烧0.5h，后将煅烧产物溶于2mol/L的硫酸溶液中，得到全钒氧化还原液流电池用电解液。采用电位滴定的方法分析电解液中钒离子浓度，其中3价钒与4价钒的浓度比≈1。