[发明专利]一种全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法

说明书

本发明公开了一种全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法，该制备方法包括：将一定质量比的三氧化二钒和五氧化二钒混合，再添加适量的二氧化锡和浓硫酸在管式炉中煅烧，然后将产物溶于浓硫酸溶液中，加入添加剂，反应一段时间，过滤所得滤液为该全钒氧化还原液流电池用电解液。本发明制备的全钒氧化还原液流电池用电解液在充放电过程中，Sn²⁺和Sn⁴⁺之间的氧化和还原对钒离子的浓度起到调节作用，使得电解液更加稳定，在循环45次后，其库伦效率依旧保持在94％以上。

技术领域

本发明属于电解液制备领域，具体涉及一种全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法。

背景技术

全钒氧化还原液流电池(VRFB)简称液流电池，是指电池正负极电解液存在两个储液罐中，并可以通过循环泵流入电池发生电极反应的电池装置。电解液循环流过电池的过程中，电池内的正负极电解液由离子交换摸隔开，避免交叉污染。与传统电池不同，液流电池将能量全部储存在电解液中，电池的充放电过程中不存在固相反应，不涉及电极物质的改变，重放效率高、使用寿命长、可靠性好。

电解液作为钒电池系统核心部分，决定了钒电池能量以及电池性能。钒电池电解液以硫酸作为支持电解质，正负极电对分别为VO²⁺/VO₂⁺和V³⁺/V²⁺。作为钒电池中活性物质储存的场所，含有高浓度钒离子的电解液能够获得更高的比能量密度。然而电解液中钒离子有限的溶解度和稳定性制约了其发展。尤其是高温下V(V)易沉淀，低温下V(Ⅱ)，V(Ⅲ)，V(Ⅳ)易沉淀，反应速度与温度、钒离子与硫酸的浓度以及电解质的充放电状态都影响了沉淀程度。提高酸度可以提高V(V)在高温范围内的热稳定性，但增加酸的浓度容易使低价钒离子产生同离子效应，从而降解其溶解度。并且酸度的提高也会加强对电极材料的腐蚀，提高制造成本。

中国专利201010580433公开了一种将三氧化二钒和五氧化二钒混合均匀后加入到比重1.84的浓硫酸中，所述的三氧化二钒与五氧化二钒的质量比为6～9∶1，所述的浓硫酸与五氧化二钒的质量比为18.4～27.6∶1，再放入管式炉中煅烧，煅烧温度为100～250℃，煅烧时间为0.5～3小时，然后将煅烧产物溶于硫酸溶液中，所述的硫酸溶液浓度为2～5mol/L，得到钒电池用电解液。但是该方法制备的电解液依然存在酸度高使设备要求高，成本高等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法，其制备方法包括以下步骤：

S1：将五氧化二钒和三氧化二钒按照质量比为1:4.2～5.8的比例混合均匀，然后加入到比重为1.53～1.83的浓硫酸当中，然后加入少量的二氧化锡，将其放入管式炉中进行煅烧，其中煅烧温度为110～180℃，煅烧时间为3～5h。

S2：将步骤S1所煅烧好的产物，溶解于浓硫酸溶液当中，搅拌，然后加入去离子水，是温度升至60～80℃，搅拌，调节浓硫酸溶液的浓度到2～2.8M后反应30min后，降至室温，过滤，将所得的滤液中加入添加剂，搅拌使添加剂充分溶解，反应30～50min，得到电解液。

作为优选方案，上述步骤S1所述的五氧化二钒和三氧化二钒按照质量比为1:4.2～5.6。

作为优选方案，上述步骤S1所述的加入浓硫酸的比重为1.53～1.8。

作为优选方案，上述步骤S1所述的加入的二氧化锡与三氧化二钒的质量比为0.1～0.3:1。

作为优选方案，上述步骤S1所述的煅烧温度为110～160℃。

作为优选方案，上述步骤S2所述的添加剂为L-谷氨酸或L-精氨酸。

作为优选方案，上述步骤S2所述加入添加剂的量为1～3wt％。

作为优选方案，上述步骤S2所述调节浓硫酸的浓度为2～2.6。