[发明专利]一种钒电池电解液配制方法

说明书

技术领域

本发明属于电池制造技术领域，具体涉及一种钒电池电解液的配制方法。

背景技术

钒电池全称为全钒氧化还原液流电池(Vanadium Redox Battery，缩写为VRB)，是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。钒电池具有特殊的电池结构，可深度大电流密度放电；充电迅速；比能量高；价格低廉；应用领域十分广阔：如可作为大厦、机场、程控交换站备用电源；为潜艇、电动汽车提供电力以及用于电网调峰等。钒电池电堆和电解液的储罐分开，从根本上克服了传统电池的自放电现象。功率只取决于电堆大小，容量只取决于电解液储量和浓度，设计非常灵活；当功率一定时，要增加储能容量，只需要增大电解液储罐容积或提高电解液体积或浓度即可，而不需改变电堆大小；可通过更换或添加充电状态的电解液实现“瞬间充电”的目的。钒电池充、放电性能好，可以进行大功率的充电和放电，可充放电次数极大，理论上寿命是无数次。

现有的钒电池电解液制备方法为五氧化二钒加到硫酸溶液中，加热溶解，冷却稀释加入还原剂还原，反应完全后，得到硫酸氧钒溶液，加热蒸发干燥，得到蓝色硫酸氧钒粉末，将硫酸氧钒溶于一定浓度的硫酸溶液中，制得钒电池电解液；常用的还原剂为草酸乙酸亚硫酸亚硫酸钠二氧化硫等，这种技术方案存在以下问题：反应速度慢，比如还原剂为草酸二氧化硫时，反应速度慢；容易引入杂质，比如还原剂为亚硫酸钠时，会引入钠离子；工艺复杂，容易污染环境，不利于钒电池的生产制造，

发明内容

为了解决上述问题中的一个或多个，本发明提供一种制备钒电池电解液的方法，和现有技术相比，具有反应速度快，成本低，纯度高，适合工业生产。

本发明的技术方案是：

1)将五氧化二钒缓慢升温至300℃--400℃，并保持1-3小时，再升温至700℃-1125℃，保持2-5小时，将五氧化二钒分解为氧气和四氧化二钒；对加热过程中产生的蒸汽冷凝结晶，回收固体冷凝结晶物。

2)将煅烧得到的产物和蒸汽冷凝结晶得到的产物快速冷却后，加入到浓硫酸和水的体积比为1∶1-3，温度为70℃-100℃的硫酸溶液中溶解，得到硫酸氧钒溶液。

3)过滤得到的硫酸氧钒溶液去除固体杂质，将硫酸氧钒溶液蒸发结晶得到硫酸氧钒晶体。

4)将硫酸氧钒晶体溶于蒸馏水，用分析纯的浓硫酸调节硫酸氧钒溶液中硫酸的浓度，使其适合钒电池电解液浓度要求，制得钒电池电解液。

本发明的有益效果是：反应温度高，反应速度快，能够提高生产效率；不使用还原剂，不会引入其他杂质，可以制得高纯度硫酸氧钒溶液，高纯度电解液能提高钒电池的性能；简化了生产步骤，提高生产效率。

具体实施方式

一种钒电池电解液配制方法，将五氧化二钒缓慢升温至300℃--400℃，并保持1-3小时，再升温至700℃-1125℃，保持2-5小时，将五氧化二钒分解为氧气和四氧化二钒，将煅烧得到的产物快速冷却后，加入到浓硫酸和水的体积比为1∶1-3，温度为70℃-100℃的硫酸溶液中溶解，得到硫酸氧钒溶液，过滤硫酸氧钒溶液去除固体杂质，将得到的硫酸氧钒溶液置入结晶罐进行结晶，得到硫酸氧钒晶体，将硫酸氧钒晶体溶于蒸馏水，用分析纯的浓硫酸调节硫酸氧钒溶液中硫酸的浓度1-3mol／L，制得钒电池电解液。

为了更好的说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例一

一种钒电池电解液配制方法，将400g纯度98％的五氧化二钒缓慢升温至300℃，并保持1小时，再升温至720℃，保持2小时，将五氧化二钒分解为氧气和四氧化二钒，将煅烧得到的产物快速冷却后，加入到浓硫酸和水的体积比为1：1，温度为80℃的硫酸溶液中溶解，得到硫酸氧钒溶液，过滤硫酸氧钒溶液去除固体杂质，将得到的硫酸氧钒溶液置入结晶罐进行结晶，得到硫酸氧钒晶体，将硫酸氧钒晶体溶于蒸馏水，用分析纯的浓硫酸调节硫酸氧钒溶液中硫酸的浓度3mol／L，制得钒电池电解液。

实施例二

一种钒电池电解液配制方法，将1000g纯度98％的五氧化二钒缓慢升温至400℃，并保持1小时，再升温至800℃，保持2小时，将五氧化二钒分解为氧气和四氧化二钒，将煅烧得到的产物快速冷却后，加入到浓硫酸和水的体积比为1：2，温度为90℃的硫酸溶液中溶解，得到硫酸氧钒溶液，过滤硫酸氧钒溶液去除固体杂质，将得到的硫酸氧钒溶液置入结晶罐进行结晶，得到硫酸氧钒晶体，将硫酸氧钒晶体溶于蒸馏水，用分析纯的浓硫酸调节硫酸氧钒溶液中硫酸的浓度2mol／L，制得钒电池电解液。