[发明专利]一种液流电池正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种液流电池正极材料的制备方法。利用对苯二酚和发烟浓硫酸的化学反应，使对苯二酚羟基邻位上连接具有水溶性的磺酸根，得到一种可溶于水的对苯二酚衍生物的粗产品，再利用盐析的方法，加入饱和氯化钠溶液，溶液中析出大量固体，极大的提高了产率，并且也降低了溶液的pH值，减少了酸性滤液对滤纸的腐蚀性，粗产品中由于副反应的存在，导致产品纯度不高，本发明利用乙醇作为有机溶剂，对粗产品进行提纯，最后得到纯度较高的产品。

技术领域

本发明涉及一种液流电池正极材料的制备方法，属于制备新能源材料领域。

背景技术

液流电池是一种新型大容量化学储能装置。随着社会经济发展，环保越来越受人们重视，诸如风能、太阳能，水力等新能源产业由于其环保可持续的特性，正在日益取代传统的化学能源，成为未来能源发展的主流方向。但同时此类可再生能源间歇性，随机性的特性，也成为阻碍其发展的重要障碍，电化学储能作为一种新型高效的储能手段在全球范围内得到了广泛的应用，液流电池是电化学储能的一种方式，与其他电化学装置相比，液流电池具有容量大，相对可靠，能够长时间使用的特点，这就使得液流电池在新能源储能产业中有着十分广阔的应用前景。

液流电池比电容和固态电池具有更高的能量容量，电池能量通过电解液的氧化还原过程来存储和释放，电池有两个储液罐，电解液存放于储液罐中，在进行反应时被泵入电池室中。在充放电过程中，流动的电解液将电解液输送到电池室，在那里发生电化学反应，从而实现化学能与电能的转换。这种特殊的结构非常适合大规模储能，可以根据能量大小调节电解液的含量。电池容量和功率可单独设计，不受空间限制，可根据空间大小选择合适的电池。同时液流电池因为电解液是水溶液，爆炸和着火风险较低，相对来说比较安全。

相较于无机材料，有机类液流电池使用的有机电解结构多样，成本低，通过官能团的修饰可以相对比较方便地改变其相关性能，与电极材料和离子交换膜进行相应的匹配，来提高有机液流电池的性能，并且有机类材料相对于金属离子相对比较环保。有机类材料在反应时具有非常好的可逆性，同时其电化学性能也非常优异。

发明内容

针对目前存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种设计合理，成本低廉，操作简便，环境友好的液流电池正极材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：

1. 用100ml量筒分别量取60ml浓硫酸和60ml发烟硫酸（浓度为60%）混合，在冰浴下，向40g对苯二酚中缓慢加入这种液体，在145℃的反应条件下反应并回流24小时，待反应结束之后，再次进行冰浴，此时得到固液混合物，向此固液混合物中滴加饱和的氯化钠溶液，此时可以观察到有大量的固体析出，继续缓慢滴加饱和氯化钠溶液，使溶液温度保持在50℃以下，降低溶液pH值，然后抽滤得到粗产品2,5-二羟基苯-1,4-二磺酸。

2. 在步骤1的基础上对粗产品提纯，将得到的产物取10g浸入少量的乙醇溶液中，此时可以观察到，只有一部分的固体溶于乙醇，然后将一枚大小适中的磁子放入烧瓶，设置温度为50℃并使磁子旋转，回流两小时后，抽滤得到纯度较高的产物2,5-二羟基苯-1,4-二磺酸。

本发明的有益效果：

1. 一种有机物合成的液流电池正极材料，成本低廉。相比于传统的氧化还原电池如锂离子电池，有机液流氧化还原电池不必再以昂贵的金属为原材料，从而省去了很多成本。此外，有机氧化还原液流电池不需要含贵重金属元素的催化剂，从这个角度来说，也较为经济。

2.电池的可调节性较为出色。有机氧化还原液流电池的容量和功率都是可以调节的，通过调节电极面积来调整功率，通过调节储存容量来改变强度。

3. 安全环保。相对与传统电池，废旧的有机氧化还原液流电池对环境的危害较小。况且由于活性物质是被溶解在电解液中的，电池自燃自爆的可能性相对较小，不容易引发火灾或对人造成伤害。