[发明专利]一种含氯钒电解液晶体、其制备方法及用途

说明书

本发明提供一种含氯钒电解液晶体、其制备方法及用途。本发明含氯钒电解液晶体，包括：H₃VCl₆.nH₂O、VOCl₂、硫酸盐和磷源；所述硫酸盐为VOSO₄和/或V₂(SO₄)₃.nH₂O，所述磷源为VOHPO₄和/或VPO₄。所述含氯钒电解液晶体中三价钒与四价钒的摩尔比为0.9～1.1；Cl与V的摩尔比为2～6；Cl与S的摩尔比为20:1～2:1；V与P的摩尔比为20～200本发明还公开了一种含氯钒电解液晶体的制备方法。本发明将含氯钒电解液晶体化，在项目现场加水溶解调配成电解液，大幅度降低了电解液的运输费用。

技术领域

本发明涉及电解液技术，尤其涉及一种含氯钒电解液晶体、其制备方法及用途。

背景技术

在盐酸钒电解液中，由于氯的存在，在充电状态下，氯的络合作用抑制了五价钒的沉淀析出，因此这种电解液具有优秀的高温稳定性。允许的充放电SOC窗口也比硫酸体系的宽，例如典型的硫酸体系钒电解液的充放电SOC窗口为20～80％，就是为了防止在高SOC状态下五价钒的析出，而盐酸体系的电解液，充放电SOC窗口可以放宽到10～90％，甚至可以放宽上限到100％。盐酸体系的钒浓度也可以提升较大，硫酸体系的钒浓度一般设定在1.7mol/L以内，而盐酸体系的钒浓度可以设定达到2.5mol/L，能量密度提升了47％，钒的利用率提升了33％。显然盐酸体系钒电解液用于钒电池中，将具有更大的优势。

盐酸钒电解液中V含量只有9.8％(主要成分为VCl₃、VOCl₂)，其他为氯、盐酸和水，其中水的含量占到了总质量的68.54％，当电池项目距离钒电解液生产企业很远时，运输大量的电解液到项目现场，将耗费较多的运费，而其中，68.54％的运费是用于水的运输。盐酸极易挥发，在现场不具备盐酸的喷淋吸收系统，因此不能在钒电池现场进行盐酸的配制。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前液流电池电解液运输费用高、现场不易配置的问题，提出一种含氯钒电解液晶体，该含氯钒电解液晶体，运输到项目现场，使用水将晶体溶解，即可得到合格的电解液，将极大的减少运输的费用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种含氯钒电解液晶体包括：H₃VCl₆.nH₂O、VOCl₂、硫酸盐和磷源；所述硫酸盐为VOSO₄和/或V₂(SO₄)₃.nH₂O，所述磷源为VOHPO₄和/或VPO₄。

进一步地，所述含氯钒电解液晶体中三价钒与四价钒的摩尔比为0.8～1.2；Cl与V的摩尔比为2～6；Cl与S的摩尔比为20:1～2:1；V与P的摩尔比为20～200。优选的三价钒与四价钒的摩尔比为0.9～1.1；Cl与V的摩尔比＝2.9～4.2；Cl与S的摩尔比为14:1～16:1；V与P的摩尔比为40～50。

本发明的另一个目的还公开了一种含氯钒电解液晶体的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、用盐酸溶解VO₂，获得VOCl₂溶液，其中Cl与V摩尔比＝2.5～7，V浓度≥2.5mol/L；

步骤2、电解VOCl₂溶液，将钒还原至V³⁺/V≥50％，得到含VCl₃的溶液，冷却结晶，获得H₃VCl₆.nH₂O晶体；