[发明专利]一种制备高浓度钒电池电解液的添加剂及制备方法

说明书

一种高浓度钒电池电解液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将高纯度五氧化二钒加入到酸性溶液中，反应温度保持在60‑140℃之间，搅拌反应时间为1‑12h，制得初级电解液；2)向上述初级电解液中缓慢滴定搅拌加入1号添加剂，反应时电解液温度保持在5‑75℃；3)将2号添加剂在搅拌情况下缓慢加入到初级电解液中，反应温度保持在5‑80℃，反应时间为5‑72小时；4)根据需要制备的电解液钒离子浓度计算电解液体积，加入蒸馏水至计算的液位，配置总钒离子浓度为2.0‑6.0mol/L的电解液，加入蒸馏水的过程，电解液反应温度保持在15‑60℃；5)将电解液放置于砂芯漏斗中进行抽滤，将过滤后的电解液放入钒电池电堆系统中正常充放电2‑6次，完成整个电解液的制取。

技术领域

本发明涉及钒电池电解液制备领域，具体涉及一种制备高浓度钒电池电解液的添加剂及制备方法。

背景技术

钒液流电池是目前研究和应用最广泛的液流电池，其主要优势在于，(1)能便捷地实现规模化储能：钒电池能量全部存储在电解液中，罐体体积和电解液浓度决定钒电池的容量，且电解液一致性好，可以做到GWh级(100万度电)的大规模储能；(2)使用寿命长：钒电池可深度放电而不损伤电池，电池使用寿命长，充放循环寿命超过20000次；(3)安全性好：钒电池无爆炸或着火危险，即使将正、负极电解液混合也无危险，只是电解液温度略有升高，是永不爆炸的电池。另外，钒电池还有响应速度快、功率大、效率高、永无记忆效应等优点，被认为用于大规模储能的“完美电池”。

但现有在售的主流钒电池存在电解液能量密度低、稳定性差、腐蚀性墙等缺点，其中钒电池电解液中钒离子浓度为仅为1.6mol/L左右，电解液的能量密度也只有27WH/L左右。因此如何突破能量密度的“天花板”并提高电解液稳定性、降低钒电池的腐蚀性是钒电池发展面临的现实难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有钒电池存在电解液能量密度低、稳定性差、腐蚀性强等缺点，目的在于提供一种制备高浓度钒电池电解液的添加剂及制备方法，能够提升电解液钒离子浓度，增大电解液的能量密度，提高钒电池的稳定性，降低钒电池的腐蚀性，已实现上千次稳定的充放电循环。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明一种制备高浓度钒电池电解液的添加剂，包括1号、2号和3号添加剂，所述1号添加剂由乙酸和过氧化氢组成，乙酸和过氧化氢(按照质量百分比30％的过氧化氢计算)体积比为1:15-35；2号添加剂由葡萄糖、麦芽糖、果糖和蔗糖中的一种或多种组成；3号添加剂由硫酸氧钛、硫酸钛、草酸钛钾的一种或多种组成。

一种高浓度钒电池电解液的制备方法，包括如下步骤：包括如下步骤：1)将质量百分比大于或等于99％的的高纯度五氧化二钒加入到酸性溶液中，反应温度保持在60-140℃之间，搅拌反应1-12小时，制得初级电解液；2)向上述初级电解液中缓慢搅拌加入1号添加剂，加入量为16-70ml/L，反应时电解液温度保持在5-75℃；3)将2号添加剂搅拌加入初级电解液中，加入量为2-50g/L，反应温度保持在5-80℃；4)根据需要制备的电解液钒离子浓度计算电解液体积，加入蒸馏水至计算的液位，配置总钒离子浓度为2.0-6.0mol/L的电解液，加入蒸馏水的过程，电解液反应温度保持在15-60℃；5)将电解液放置于砂芯漏斗(孔径为G3或G4)中进行抽滤，将过滤后的电解液放入钒电池电堆系统中正常充放电2-6次，完成整个电解液的制取。

步骤1)中发生的化学反应如下：

V₂O₅+H₂SO₄＝(VO₂)₂SO₄+H₂O

2V₂O₅+4H₂SO₄＝4(VO)SO₄+4H₂O+O₂