[发明专利]一种高浓度全钒液流电池正极电解液

说明书

本发明的中公开了一种高浓度全钒液流电池正极电解液，包括钒离子、硫酸和添加剂，所述添加剂包括硼酸、硼酸盐、植酸、植酸盐、磷酸三丁脂、全氟丁基磺酸、全氟丁基磺酸盐、六氟磷酸、六氟磷酸盐、单氟磷酸、单氟磷酸盐、二氟磷酸、二氟磷酸盐和丙烷磺酸吡啶嗡中的一种或多种。本发明的全钒液流电池正极电解液中V(V)和/或V(IV)浓度在较宽的浓度范围内，正极电解液的稳定性均能明显提高，全钒液流电池可以采用V(V)和/或V(IV)浓度较高的电解液并且适用于较高的温度范围，从而显著提升全钒液流电池的能量密度、性能。

技术领域

本发明属于储能器件领域，尤其涉及一种全钒液流电池的电解液。

背景技术

为了解决能源危机和环境污染这两大世界性的问题，人们致力于开发和利用可再生能源，包括风能、太阳能、生物质能、海洋能等，将它们转化为电能予以人们使用。然而这些可再生能源发电受地域、气象等条件的影响，具有明显的不稳定性、间歇性的特点。因此，发展高效的储能技术，便于平滑和稳定可再生能源的发电输出、提高电力品质和电网可靠性，显得尤为重要。全钒液流电池因其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、易维护和再生等众多突出优势，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具有很大发展前景的技术之一。

全钒液流电池主要由电极、电解液、隔膜这三大关键材料组成。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能量密度和容量。然而V(V)离子在硫酸溶液中的溶解度有限，且在较高的温度条件下V(V)离子缔合、析出不可逆沉淀V₂O₅，从而造成了全钒液流电池较低的能量密度和长期运行过程中容量快速衰减等问题，使全钒液流电池的工作温度(10℃-40℃)受到了限制。高浓度正极电解液的不稳定性问题直接限制了电池系统能量密度的提高，限制了全钒液流电池的广泛应用。因此，提高正极电解液的稳定性一直是人们关注的问题，为了解决这一问题，众多研究者普遍的思路是往较高浓度的电解液中引入添加剂，使其在较高温度条件下保持稳定，从而使电池能稳定运转。但现有添加剂的作用效果有限，正极电解液在高温度下依然不稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种高稳定性、高浓度的全钒液流电池正极电解液。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种高浓度全钒液流电池正极电解液，包括钒离子、硫酸和添加剂，所述添加剂包括硼酸、硼酸盐、植酸、植酸盐、磷酸三丁脂、全氟丁基磺酸、全氟丁基磺酸盐、六氟磷酸、六氟磷酸盐、单氟磷酸、单氟磷酸盐、二氟磷酸、二氟磷酸盐和丙烷磺酸吡啶嗡中的一种或多种。

上述高浓度全钒液流电池正极电解液中，优选的，所述硼酸盐、植酸盐、全氟丁基磺酸盐、六氟磷酸盐、单氟磷酸盐和二氟磷酸盐为钾盐、钠盐或铵盐中的一种或多种。

上述高浓度全钒液流电池正极电解液中，优选的，所述添加剂的用量为钒离子摩尔量的0.01-100％。更优选的，所述添加剂的用量为钒离子摩尔量的0.1-60％。上述添加剂的用量过少则效果不佳，用量过大则会产生负面影响，例如用量过大反而会阻碍钒离子在电极上的反应。

上述高浓度全钒液流电池正极电解液中，优选的，所述钒离子包括V(IV)和/或V(V)，所述钒离子总浓度为0.01-5mol/L，且V(V)离子浓度不小于1.8mol/L。

上述高浓度全钒液流电池正极电解液中，优选的，所述正极电解液中硫酸根包括SO₄^2-和HSO₄^-，且所述硫酸根总浓度为0.01-6mol/L。