[发明专利]一种恢复全钒液流电池容量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电能转化及能量存储领域，具体为一种恢复全钒液流电池容量的 方法。

背景技术

全钒液流电池(钒电池)，具有可快速、大容量充放电、自放电率低和电池结 构简单等特点，它是满足风能、太阳能等新型能源大规模储能的理想电源形式。 钒电池正负极电解液为含V⁴⁺/V⁵⁺与V³⁺/V²⁺氧化还原电对的硫酸溶液，它不仅是 导电介质，更是实现能量存储的电活性物质。钒电池放电结束时正极应为纯V⁴⁺离子，负极为纯V³⁺离子。然而，由于钒电池所使用的阳离子隔膜具有钒离子透 过性及V²⁺在空气中具有极强的还原性，在经历长时间的充放电循环后，正极负 电解液的钒价态和浓度将出现明显的失衡，严重影响了电池的使用寿命。但是， 由于负极V²⁺在空气中极易被空气氧化成V³⁺，导致正负极电解液在有或无空气条 件下，正负极钒价态的失衡表现出明显的不同。在空气条件下，由于负极电解液 中V²⁺易被空气氧化，电池长时间运行后，正极接近纯V⁵⁺，负极接近纯V³⁺，价 态失衡，无法进行充放电。中国发明专利申请(公开号CN103000927A)利用有 机小分子将V⁵⁺还原为V⁴⁺，恢复了系统容量。

电解液在无空气条件(真空或惰性气体保护)下，可有效阻止V²⁺被氧化， 显著提高电池使用寿命。但由于隔膜的具有钒的透过性，电池长时间运行后，仍 会出现价态失衡，正极接近纯V⁴⁺，负极接近纯V²⁺，无法进行充放电。目前，还 没有关于在上述情况下(无空气条件下)有效恢复电池容量方法的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种恢复全钒液流电池容量的方法，将负极的二价钒 离子氧化为三价钒离子，使电解液的价态重新平衡，恢复电池容量。

本发明的技术方案为：

一种恢复全钒液流电池容量的方法，将氧化性气体通入到全钒液流电池长期 运行后的负极电解液中，将负极的二价钒离子氧化为三价钒离子，使电解液的价 态重新平衡，恢复电池容量。

所述的恢复全钒液流电池容量的方法，氧化性气体为空气或氧气。

所述的恢复全钒液流电池容量的方法，通入气体时环境温度为室温。

所述的恢复全钒液流电池容量的方法，取容量衰减后的负极电解液，测其中 的V²⁺离子浓度，向负极通入空气，通入空气的量为使全部V²⁺转化为V³⁺所需的 空气量。

所述的恢复全钒液流电池容量的方法，空气的通入量先根据方程式(1)确定 氧气的用量V_O2，Nm³；再根据方程式(2)计算空气的用量V_空气，Nm³；

4V²⁺+O₂+4H⁺→4V³⁺+2H₂O(1)

V_空气＝V_O2÷0.21(2)。

所述的恢复全钒液流电池容量的方法，空气的实际通入量比理论计算量多加 10～30％。

所述的恢复全钒液流电池容量的方法，空气的实际通入量比理论计算量优选 多加20％。

所述的恢复全钒液流电池容量的方法，通入的空气速率为0.25Nm³/h～ 1Nm³/h。

所述的恢复全钒液流电池容量的方法，通入的空气速率优选为0.5Nm³/h。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明将氧化性气体(尤其是空气)通入到全钒液流电池长期运行后的负极 电解液恢复电池容量，该方法操作简单、原料易得、成本低、安全性高、反应速 度快，可恢复90％以上的电池容量通入空气后，仅产生少量的水分，对电池效率 和各部件结构均无不利影响。

具体实施方式