[发明专利]一种用于维护电解液高性能的全钒液流电池电解液配方及工艺

说明书

本发明属于维护电解液高性能的全钒液流电池电解液领域，公开了一种用于维护电解液高性能的全钒液流电池电解液配方及工艺。对原料钒及电解液生产过程中C元素含量进行限制，对含有机C元素钒原料完全溶解形成电解液后的C元素含量限制。将正负极有机C元素含量分别加以限定。本发明对系统电解液中有机C元素含量适当放开和控制，使电解液生产过程成本降低，解决含C元素量过大造成的系统维护频率过高及维修费用高昂等问题，可以有效控制电解液中C元素含量，保持系统效率，极大降低电解液成本。

技术领域

本发明属于维护电解液高性能的全钒液流电池电解液领域，具体涉及一种用于维护电解液高性能的全钒液流电池电解液配方及工艺。

背景技术

现有的全钒液流电池电解液质量标准中，对电解液中C元素(有机碳，除特殊说明外，C元素均指有机C元素)的要求苛刻，即除主元素金属钒(V)之外，C元素含量应尽可能为零含量，这样一来原料钒必须保证高纯度(98％)。同时电解液加工过程中增加煅烧除C步骤，最终导致电解液成品成本升高。

另外，已有诸多报道采用有机物质还原法生产3、4价各50％的电解液，这样在电解液中将残留一定量的有机物质，且有机物分子由于氧化程度不同以不同的形式存在，其对电解液性能及电堆性能的影响不容忽视。而目前对电解液中有机C元素控制和检测方式欠缺，而当某些严格限制的有机C元素进入电解液，往往难以从溶液中除掉，其对电池电极的影响具体表现为使系统效率快速下降。

现有全钒电解液对原料钒要求高纯度(98％)，同时在生产过程中的除杂工艺造成电解液成本居高不下。除杂工艺极有可能引入类似有机C类杂质，是否需要将其除去将进一步影响电解液成本。同时由于钒原料中会含有一定量C元素，当生成电解液后，C元素在溶液中存在浓度的大小会影响电池系统的性能。从实用角度出发，电解液中有机C可以允许的浓度上限是多少，尚未有过相关应用报道及定性和定量的说明；

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于维护电解液高性能的全钒液流电池电解液配方及工艺，可以有效控制C元素含量，保持系统效率，极大降低电解液成本。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

电解液应满足以下要求：

硫酸体系电解液参数：除非特殊说明，游离硫酸浓度为1mol/L以上，4mol/L以下，钒离子浓度为1mol/L以上，3mol/L以下；

HCl体系电解液参数：除非特殊说明，游离盐酸浓度为5mol/L以上，11mol/L以下，钒离子浓度为2mol/L以上，4mol/L以下；

混合酸体系电解液参数：除非特殊说明，游离盐酸浓度为5mol/L以上，11mol/L以下，钒离子浓度为2mol/L以上，4mol/L以下，游离硫酸浓度0.1mol/L以上，3mol/L以下；

游离硫酸：是指电解液中，与[H⁺]离子结合，可电离除[H⁺]的硫酸。

对原料钒中C元素含量进行限制，其含量限值为：当C元素钒原料完全溶解形成电解液后，其C元素含量应满足下述要求。

正极电解液应满足以下要求：

包含下述(1)—(7)中任一类或一类以上C元素，当各类C元素单独存在时，应满足：

所列物质：以C元素摩尔浓度计算，含量单位为：mol/L；

(1)醇类(C-OH)：限于伯醇类，其含C原子数1≤n≤11；浓度≤0.1mol/L多羟基类，其含C原子数2≤n≤12(包括糖类)，浓度≤0.3mol/L；

(2)同时含羧酸与羟基类：C原子数3≤n≤9(如抗坏血酸)，其浓度≤0.3mol/L；