[发明专利]全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法，属于电解液制备领域。

背景技术

随着风能和太阳能等可再生能源的应用以及智能电网的建立，亟待开发出高效、环保、价廉的储能技术。钒氧化还原液流电池(Vanadium Redox Flow Battery，简称钒电池)是一种新型的绿色储能系统，其电解液为单一金属溶液，它具有循环寿命长、设计灵活、响应快、深度放电及维护费用低等优点。目前，钒电池被认为是极具应用前景的储能技术。钒电池电解液不仅是电池的重要组成部分，同时还是储能的活性物质，开发质优价廉的钒电解液是决定钒电池能否产业化的关键技术之一。因此，研究制备性能优异的低成本钒电池电解液具有十分重要的意义。

目前制备钒电池电解液的方法主要有两种：电解法和化学合成法。电解法是采用V₂O₅或NH₄VO₃为原料，进行无隔膜或有隔膜的电解方法制备钒电解液。Skyllas一KazacosM等人将稳定剂与五氧化二钒的硫酸溶液一起加入电解槽中进行恒流电解的方法，制得了相对稳定的各种价态的钒氧化还原电池用的电解液，且电解液中钒离子浓度可达到0.25～10mol·L^-1。电解法能够持续制备大量高浓度懂得钒电解液，但存在速率慢、设备要求高、耗能高、成本高等缺点。

化学合成法是将V₂O₅或NH₄VO₃等5价钒化合物进行硫酸化焙烧-浸出，或者在H₂SO₄中溶解活化-还原剂还原，或者直接进行还原焙烧-硫酸浸出，制备VOSO₄电解液。C Menictas,M Cheng等人用NH₄V0₃制备出三四价混合的钒电解液。Sato,Kanji等人用五价钒在一定浓度的硫酸溶液中，用还原剂还原五价钒生产出四价钒电解液。Nakajima等人用含有大量杂质的五价钒氧化物为初始原料，在酸性和加热的条件下，通入惰性气体除去氨离子杂质，制备了高纯度的三四价混合的钒电解液。仲晓玲等人发明了一种用于制备硫酸氧钒的方法，该方法是将浓硫酸稀释成稀硫酸后直接加入五氧化二钒,充分搅拌后加入还原剂制得硫酸氧钒溶液。还原剂选自黄烷醇类化合物、花色苷类化合物、黄酮类化合物、黄酮醇类化合物、酚酸类化合物、维生素类物质中的任意一种或多种。该方法加入的还原剂不易除尽，难以提纯得到高纯度的钒电解液。

申请号为2010105804330的发明专利公开了一种全钒氧化还原液流电池用电解液的化学制备方法，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，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浓度为2～5mol/L的硫酸溶液中，得到钒电池用电解液。但是，该方法依旧存在制备周期长、设备要求高、耗能高、成本高等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题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。

本发明全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法，其步骤如下：

a、将混合料与硫酸混合，75～95℃反应10～40min，得混合液，其中，所述混合料包括三氧化二钒和五氧化二钒，按质量比，三氧化二钒:五氧化二钒=2.5～4:1；

b、在a步骤所得混合液中加入去离子水，保持温度75～95℃反应5～20min，过滤，所得滤液即为全钒氧化还原液流电池用电解液。其中，加入去离子水可以稀释溶液酸度及钒离子浓度，使溶液不会因为酸度或浓度过高而变得粘稠，降低了过滤难度。

进一步的，a步骤中的混合料为三氧化二钒和五氧化二钒。

此外，a步骤中的混合料中还可以含有添加剂。其中，添加剂可以为草酸、抗坏血酸或过氧化氢。当三氧化二钒与五氧化二钒的质量比小于3.2时，加入草酸和/或抗坏血酸起到了还原剂的作用，当三氧化二钒与五氧化二钒的质量比大于3.2时，加入过氧化氢可以起到氧化剂的作用。

其中，添加剂的加入量可以根据混合料中的三氧化二钒与五氧化二钒的质量比来确定，质量比越接近3.2，所用的添加剂越少，一般的，加入添加剂后，添加剂占整个混合料质量百分数不超过10%，即混合料中添加剂的含量不超过10wt%，优选添加剂的含量为2wt%～5wt%。