[發明專利]一種含磷全釩液流電池正極電解液

無效

• 申請號: 201210365118.5
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102881931A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 謝曉峰;楊春;毛宗強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 薄觀玖

技術領域

本發明屬于規模儲能液流電池技術領域，特別涉及一種含磷全釩液流電池正極電解液。

背景技術

傳統能源供給不足是制約現在經濟社會發展的重要因素，風能和太陽能等新能源技術由于其可再生特點受到廣泛重視。目前，新能源技術能夠在能源輸出中占有一定比例，同時這一比例將隨著發展繼續加大。但是，風能和太陽能發電具有間歇性特點，已成為制約其發展的主要瓶頸。全釩氧化還原液流電池（all?vanadium?redox?flow?battery，簡稱：全釩液流電池））具有電能儲存量大、可深度充放電、使用壽命長、易操作及維護等特點，能夠用于風能、太陽能等可再生能源的平滑輸出，實現電網的削峰填谷。

全釩液流電池是通過釩化合價的變化來實現電能與化學能之間的轉化。它主要包括：電解液、質子交換膜、電極、雙極板等關鍵材料。電解液是全釩液流電池的核心部件之一。正負極電解液分別是由V⁴⁺/V⁵⁺和V²⁺/V³⁺電對組成，充電時正極電解液中發生V⁴⁺向V⁵⁺轉化，負極電解液中V³⁺向V²⁺轉化，同時伴隨著氫離子的生成，放電時與之相反。隨著新能源市場對儲能電池需求的不斷增加，因此在單位體積中存在更多的活性物質成為了研究的熱點。但是研究者發現，隨著電解液中釩離子濃度的逐漸提高，當濃度大于1.8?mol/L時或者操作溫度高于50?℃時，充電過程中正極電解液會析出五價釩化合物，該化合物會附著在石墨氈電極表面，當附著量達到一定程度時，會出現石墨氈堵塞，導致整個釩電池無法正常工作。所以，在指定濃度下，如何提高電解液中釩離子的活性，使得更多的釩離子參與到氧化還原反應中，實現活性物質的充分利用是研究的重點。

中國發明專利200510075608公開了一種電解液，其中含有焦磷酸鈉、硫酸鈉等添加劑，這些添加劑的加入能夠實現電解液的穩定性，但是無法提高釩電解液在石墨氈電極表面的催化活性。中國發明專利200910259740.6公開了含有添加劑的釩電池電解液以及釩電池，其中添加劑包含2-巰基苯并噻唑和二苯胍，循環伏安測試顯示添加劑能夠提高陰陽極峰值電流，同時充放電測試顯示添加劑的加入能夠顯著提高電解液的充放電容量。但是循環伏安法顯示添加劑的加入對電解液氧化還原反應的可逆性和穩定性都變差，不利于電解液的長期使用。

發明內容

針對現有技術不足，本發明提供了一種含磷全釩液流電池正極電解液，以達到全釩液流電池高效穩定運行的目的。

一種含磷全釩液流電池正極電解液，其包含含磷添加劑，所述含磷添加劑為正磷酸、偏磷酸、亞磷酸和次磷酸及其鉀鹽或鈉鹽中的一種或多種；所述含磷添加劑的用量為釩的物質的量的0.005%～5.0%。

所述含磷添加劑的用量為釩的物質的量的0.01%～2.0%。

本發明的有益效果為：

本發明使用了含磷化合物作為添加劑，降低了正極電解液在電極表面氧化還原反應的極化現象，一方面減少電解液在電極表面反應阻抗，實現充放電容量的提高，另一方面能夠有效的防止電解液在高電位下的過度充電現象，實現電解液的穩定運行。本發明制備工藝操作簡單、節能環保、成本低、同時能夠實現電解液在電池中的穩定運行。

附圖說明

圖1是實施例1中添加亞磷酸添加劑的電解液和空白電解液的動電位掃描曲線；

圖2?是實施例1中添加亞磷酸添加劑的電解液和空白電解液的充放電對比圖。

具體實施方式

本發明提供了一種含磷全釩液流電池正極電解液，下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。

本發明向釩電池正極電解液中引入一類含磷化合物作為添加劑。該添加劑的加入能夠提高電解液的充放電容量，實現電池高效穩定的運行。這是因為含磷化物添加劑能夠顯著改善正極電解液在電極表面氧化還原反應的電化學性能，降低電池反應的極化現象。

用于本發明目的的添加劑為：正磷酸、偏磷酸、亞磷酸和次磷酸及其鉀鹽或鈉鹽中的一種或多種。