[发明专利]一种添加剂在全钒液流电池负极电解液中的应用

说明书

一种添加剂在全钒液流电池负极电解液中的应用。本发明涉及一种含添加剂的液流电池负极电解液，所述添加剂为含有至少一个羧基和至少一个羟基的C_xH_yO_z有机物中的至少一种，其中x＝2～10，包含苹果酸、对羟基苯甲酸、水杨酸、羟基丙酸、羟基丁酸、龙胆酸、没食子酸、原儿茶酸中的一种或两种以上；所述添加剂的浓度为0.01wt％～5wt％。所述添加剂的优选浓度为0.05wt％～1wt％。本发明使用的物质作为负极电解液添加剂，能够有效改善二三价钒离子的低温稳定性，提高负极电解液的低温稳定性，并且能有效地提高低温时电池在长期循环过程中的容量保持率，实现电池低温时的稳定运行。本发明制备工艺操作简单、节能环保、成本低、同时能够实现电解液在电池中的稳定运行。

技术领域

本发明涉及全钒液流电池储能技术领域的电解液稳定性的应用，特别涉及一种含添加剂的全钒液流电池电解液。

背景技术

随着全世界范围内化石能源的不断枯竭以及人们环境保护意识的不断增强，可再生能源发电技术越来越受到人们的青睐。可再生能源主要包括风能、太阳能、生物质能、海洋能等，它们通常被转化成电能使用。而这些可再生能源发电受地域、气象等条件的影响具有明显的不连续、不稳定性。为了平滑和稳定可再生能源的发电输出及解决发电与用电的时差矛盾，提高电力品质和电网可靠性，必须发展高效储能技术。全钒液流电池(VFB)由于具有系统容量和功率相互独立可调、响应迅速，安全可靠，环境友好，循环寿命长、易维护和再生等突出优势而成为可再生能源发电，电网削峰填谷，应急及备用电站等规模化储能中最有发展前景的技术之一。

电解液是全钒液流电池的重要组成部分，其浓度和体积直接决定了电池的容量，电解液的稳定性直接影响到VFB长期运行过程中的可靠性和稳定性。但实际上运行过程中，钒离子在支持电解质中的溶解度和稳定性有限：当温度较低时，负极电解液中的低价态钒离子容易析出沉淀，限制了全钒液流电池系统在低温环境下的应用。因此，提高VFB负极电解液中低温热稳定性对于电池系统的稳定性及应用范围尤其重要。对于电解液中的低价态钒离子析出的问题，可通过在电解液中添加少量的添加剂来提高低价态钒离子的低温稳定性，使其在较低温度下能够稳定存在。

发明内容

本发明目的在于解决上述问题，提供了一种含添加剂的全钒液流电池负极电解液，以提高全钒液流电池负极电解液的低温稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种含添加剂的全钒液流电池负极电解液，所述添加剂为含有至少一个羧基和至少一个羟基的C_xH_yO_z有机物中的至少一种，其中x＝1～10，y＝4-22,z＝3-20，包含苹果酸、对羟基苯甲酸、水杨酸、羟基丙酸、羟基丁酸、龙胆酸、没食子酸、原儿茶酸中的一种或两种以上，优选对羟基苯甲酸、水杨酸、龙胆酸、没食子酸、原儿茶酸中的一种或两种以上；所述添加剂的浓度为0.01wt％～5wt％。所述添加剂的优选浓度为0.05wt％～1wt％。

适用于本发明的钒电池电解液的主要成分为较低价态(二、三价)钒氧根-硫酸体系。负极电解液中钒离子(包含V²⁺，V³⁺中的一种或二种)的浓度为0.5～3mol/L，硫酸根(含SO₄^2-和HSO₄^-中的一种或二种)的浓度为1～7mol/L。所述负极电解液中钒离子的优选浓度为1～2mol/L，硫酸根的优选浓度为3～5mol/L。

正极电解液中钒离子(包含V⁴⁺，V⁵⁺中的一种或二种)的浓度为0.5～3mol/L，硫酸根(含SO₄^2-和HSO₄^-中的一种或二种)的浓度为1～7mol/L。

采用所述负极电解液的全钒液流电池的运行温度为10℃-零下20℃。