[发明专利]一种钒电池电解液的生产工艺及系统

说明书

本发明公开了一种钒电池电解液的生产工艺及系统，属于钒电池制备技术领域，包括以下步骤：(1)将五氧化二钒加入到硫酸溶液中，搅拌后得到悬浮浆液；(2)往悬浮浆液中通入液态SO₂，得到VOSO₄和V₂(SO₄)₃的混合溶液；(3)将VOSO₄和V₂(SO₄)₃的混合溶液分成两份，分别加入到隔膜电解槽的阳极区和阴极区，在阳极区得到钒电池正极电解液，在阴极区得到钒电池的负极电解液。本发明生产工艺采用液态SO₂作为还原剂，在带压反应釜中直接对由硫酸、五氧化二钒配制成的悬浮浆液进行液相还原，然后利用隔膜电解槽一步法制备得到钒电池正、负极电解液，过程中不引入杂质元素，无副产物，反应进程稳定、高效，原料来源广泛，流程简单，易于工业化生产。

技术领域

本发明属于钒电池制备技术领域，具体涉及一种钒电池电解液的生产工艺及系统。

背景技术

全钒氧化还原液流电池(简称钒电池)是一种新型二次电池，因其成本低、安全性高、工艺相对简单以及功率和能量相互独立等诸多优点，在电厂(电站)调峰以平衡负荷、风能发电的储能电源、大规模光电转换以及作为边远地区储能系统等领域具有广泛的应用前景。钒电池的关键技术在于电极材料、电池隔膜和电解液三个方面，电解液是钒电池电化学反应的活性物质，是电能的载体，其品质优劣对电池性能有直接影响。

通常，钒电池的正极电解液采用四价/五价钒离子溶液，负极电解液采用二价/三价钒离子溶液，传统的钒电池电解液制备过程为：先将V₂O₅在硫酸中溶解活化，然后用还原剂将V(Ⅴ)还原成V(Ⅳ)，制得钒电池的正极电解液，再利用还原剂将V(Ⅳ)还原成V(III)，得到钒电池的负极电解液，传统的钒电池电解液制备方法存在以下问题：

(1)还原剂的加入不可避免向电解液引入杂质，影响电解液质量，进而影响全钒液流电池的稳定性及耐久性。

(2)由于钒电解液是经过钒氧化物硫酸溶解还原后得到，还原剂加入量不易控制，钒元素价态难于稳定，多为混合价态。

(3)生产钒电解液所需原料高纯度五氧化二钒，其工艺复杂，成本较高，致使商用钒电解液生产成本居高不下，这也是限制其难于大范围应用的原因。

发明内容

本发明的目的是提供一种杂质含量少、工艺简单、成本低廉的钒电池电解液的生产工艺及系统，以同时制备钒电池的正、负极电解液。

本发明提供一种钒电池电解液的生产工艺，包括以下步骤：

(1)将五氧化二钒溶于硫酸溶液，得到悬浮浆液；

(2)往步骤(1)所得悬浮浆液中通入液态SO₂，进行气液固反应，得到VOSO₄和V₂(SO₄)₃的混合溶液；

(3)将步骤(2)所得VOSO₄和V₂(SO₄)₃的混合溶液分成两份，分别加入到隔膜电解槽的阳极区和阴极区，然后进行氧化还原反应，在阳极区得到钒电池正极电解液，在阴极区得到钒电池的负极电解液。

步骤(2)中气液固反应的化学方程式为：

3V₂O₅+5SO₂+3H₂SO₄＝2VOSO₄+2V₂(SO₄)₃+3H₂O。