[發(fā)明專利]高純硫酸氧釩的制備方法及其電解液和釩電池

有效

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• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103466704A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 毛鳳嬌;孫朝暉;李道玉;彭穗;楊林江;陳文龍;曹敏
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: C01G31/00
• 分類號: C01G31/00;H01M8/18
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權代理有限公司 11286
• 代理人: 譚昌馳;張川緒

技術領域

本發(fā)明涉及釩電池技術領域，具體來講，涉及一種高純硫酸氧釩的制備方法，和一種采用該硫酸氧釩制備的電解液以及一種使用該電解液的釩電池。

背景技術

一般來講，能源是國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的重要物質(zhì)基礎。隨著我國國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，電力需求迅速增長，電力供需矛盾日益加劇，已成為制約經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和人民生活水平提高的主要瓶頸。從長遠看，化石能源將逐漸枯竭，開發(fā)可再生能源，緩解化石能源供應的不足，優(yōu)化能源結構，提高可再生能源在能源供應中所占的比重，并最終取代化石能源成為能源供應的主體，是我國經(jīng)濟發(fā)展的重大課題，對保證我國國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。由此，必需不斷發(fā)展各類電站和輸配電系統(tǒng)，充分發(fā)揮各類電站的發(fā)電能力和電網(wǎng)的輸配電效能，同時大力發(fā)展大規(guī)模儲能裝置，提高能源使用效率。

由于風力發(fā)電不穩(wěn)定的特性，一些風電場所生產(chǎn)的電目前無法并入電網(wǎng)，迫切需要削峰填谷技術和裝備進行調(diào)節(jié)，使風電穩(wěn)定輸出。可選擇的實用技術主要是抽水儲能和化學儲能，抽水儲能受限于地理條件，而化學儲能技術目前主要有：鉛酸電池、鈉硫電池、鋰電池和釩電池。鉛酸電池、鈉硫電池、鋰電池他們有的是由于環(huán)境污染正逐漸被淘汰，有的是存在安全隱患，釩電池卻是最安全、最環(huán)保的。此外，釩電池釩還具備功率大、容量大、效率高、壽命長、響應速度快、可瞬間充電、釩電池選址自由度大等優(yōu)點。電池的組成分為材料、結構、電解液幾方面，其中電解液的性能決定釩電池的性能和使用壽命。

釩電解液的穩(wěn)定性、能量密度和電化學性能的發(fā)展成為電解液及釩電池的關鍵，很多科學家在保證電解液的穩(wěn)定性和電化學性能的同時，都在努力提高其能量密度。現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)固體電解質(zhì)釩動力電池開始受到關注。總之，不管是研究液體電解液還是固體電解質(zhì)，硫酸氧釩是釩電池用電解液的必要釩產(chǎn)品。目前，很多企業(yè)發(fā)現(xiàn)液體釩電解液的運輸也是不小的花費，提倡固體代替液體或者作為中間產(chǎn)品，成為發(fā)展趨勢。

但是釩電池對電解液的要求比較高，尤其對電解液的雜質(zhì)元素，很多釩電池的研究單位和企業(yè)普遍認可雜質(zhì)影響電解液的性能，也影響釩電池的性能和使用壽命，因此，制備高純電解液是改善釩電池性能的重要途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術不足中的至少一項。

本發(fā)明的目的之一在于提供一種適于釩電池應用的鉻含量不大于4ppm的高純硫酸氧釩晶體。

本發(fā)明的一方面提供了一種高純硫酸氧釩的制備方法，所述制備方法包括步驟：將粗五氧化二釩直接溶解在濃硫酸中以形成活化后的混合物，將混合物加入到去離子水中進行溶解并過濾，得到含有五價釩離子和硫酸的溶液；以所述含有五價釩離子和硫酸的溶液作為負極電解質(zhì)，以硫酸溶液作為正極電解質(zhì)，控制負極電解質(zhì)的pH值為2.2～2.4并進行除雜恒流電解，以將負極電解質(zhì)中的鉻離子沉積在陰極上；去除沉積在陰極上的鉻，然后進行恒壓電解，以得到硫酸氧釩溶液；將硫酸氧釩溶液蒸干到含有結晶水的硫酸氧釩。

本發(fā)明的另一方面提供了一種釩電池用電解液，所述電解液采用如上所述的含有結晶水的硫酸氧釩溶解制得。

本發(fā)明的又一方面提供了一種釩電池，所述釩電池采用如上所述的含有結晶水的硫酸氧釩或其溶液作為電解質(zhì)。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的高純硫酸氧釩的制備方法的一個示例性實施例所使用的電解裝置示意圖。

具體實施方式

在下文中，將結合示例性實施例來詳細說明本發(fā)明的高純硫酸氧釩的制備方法及其電解液和釩電池。

攀鋼的粗釩產(chǎn)品中其它雜質(zhì)均達到市場認可的電解液含量要求，只有鉻雜質(zhì)超標，因此除鉻是除雜的關鍵。例如，攀鋼的粗釩產(chǎn)品的成分按重量百分比計為85～95的V₂O₅、5～15的鉻氧化物、其他雜質(zhì)含量小于10ppm。本發(fā)明所使用的粗釩產(chǎn)品即可為上述攀鋼粗釩產(chǎn)品，即，本發(fā)明所使用的粗釩產(chǎn)品的成分按重量百分比計可以為85～95的V₂O₅、5～15的鉻氧化物、其他雜質(zhì)含量小于10ppm。但本發(fā)明不限于此，其它主要含有Cr元素雜質(zhì)的粗釩產(chǎn)品也可用于本發(fā)明。