[发明专利]一种恢复钒液流电池容量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及液流电池应用及能量恢复领域，特别是涉及一种液流电池负极电解液的容量恢复方法及其应用。

背景技术

全钒液流电池是一种新型的储能系统，与传统的储能方式相比，具有充放电响应速度快、充电容量大且可调节、电池效率高、电池结构简单等特点，在能源存储方面尤其是再生能源的固定存储具有突出的优势。全钒液流电池的正负极电解质溶液中分别含有V(Ⅴ)/V(Ⅳ)、V(Ⅲ)/V(Ⅱ)钒化合物的溶液，它不仅是能量存储的活性物质，更是全钒液流电池储能及能量转化的核心。全钒液流电池在充放电过程中发生如下反应：

正极:VO²⁺+H₂O→VO₂⁺+2H⁺+e

负极:V³⁺+e→V²⁺

由于钒离子的互串及副反应的不断发生，电池长期运行后，负极电解液中的钒离子可能主要为V²⁺，正极电解液中的钒离子主要为VO²⁺，导致正负极中电解液失衡，电解液无法继续利用。解决这个问题，对液流电池的容量保持及系统寿命有着重要意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种全钒液流电池负极电解质溶液的容量恢复方法及其应用，解决容量衰减的问题，实现电池的长期运行和电解液的高效利用。

本发明的技术方案为：

本发明提供一种恢复钒液流电池容量的方法，以钒液流电池负极电解液为原料，在其中添加有机氧化剂、无机氧化剂中的一种或二种以上，氧化剂与负极电解液中的二价钒离子发生氧化反应，使二价钒离子氧化为三价钒离子，恢复电池容量；

具体反应式如下：

V²⁺→V³⁺+e

所述的方法中，负极电解液为：含0.01-5mol/LV(Ⅱ)的水溶液。

所述的方法中，有机氧化剂为有机过氧化物，无机氧化剂为含O₂的气体、多价态元素的高价氧化物或含金属阳离子的化合物中的一种或二种以上。

所述的方法中，有机氧化剂为过甲酸、过乙酸中的一种或二种，无机氧化剂为过氧化氢、含O₂的气体、高锰酸钾、可溶性Fe³⁺化合物、可溶性Cu²⁺化合物的一种或二种以上。

所述的方法中，氧化过程在以下过程中的一种或两种情况下进行：电池正常充放电过程和/或电池停止运行后。

所述的方法中，钒液流电池为充放电使用后，负极电解液容量衰减的液流电池。

本发明的优点：

本发明提供的全钒液流电池负极电解质溶液容量恢复方法，能够有效解决电池容量衰减后的恢复问题，操作过程在常温常压下进行，操作简单、迅速，无需额外设备。使用的氧化剂，安全、无污染，且原料易得，价格便宜，成本低。氧化剂使用量少，不会对电池产生副作用，适合工业化生产和控制。

具体实施方式:

实施例1

以长期充放电使用后，容量衰减的液流电池负极电解液为原料，其中负极电解液中的二价钒离子为1.0mol/L，三价钒离子为0.2mol/L，电解液体积为100mL。在电解液流动过程中，向负极储罐添加8克高锰酸钾，反应2h，电池容量恢复至初始容量的90％，恢复后的电解液经充放电平台测试，库仑效率为94.3％，电压效率为85.2％，能量效率为80.3％。

实施例2

以长期充放电使用后，容量衰减的液流电池负极电解液为原料，其中负极电解液中的二价钒离子为0.5mol/L，三价钒离子为1.0mol/L，电解液体积为100mL。在电解液流动过程中，向负极储罐添加4克高锰酸钾，反应2h，电池容量恢复至初始容量的92.4％，恢复后的电解液经充放电平台测试，库仑效率为95.4％，电压效率为86.3％，能量效率为82.3％。

实施例3

以长期充放电使用后，容量衰减的液流电池负极电解液为原料，其中负极电解液中的二价钒离子为1.0mol/L，三价钒离子为0.2mol/L，电解液体积为100mL。在电解液流动过程中，向负极储罐通入氧气560mL，反应2h，电池容量恢复至初始容量的85％，恢复后的电解液经充放电平台测试，库仑效率为93.8％，电压效率为87.1％，能量效率为81.7％。