[發(fā)明專利]一種釩電池電解液晶體的生產(chǎn)方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510259246.5
• 申請(qǐng)日: 2015-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN104934623B
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋明明;陳彥博;郝玥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連博融新材料有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/18
• 分類號(hào): H01M8/18
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司21212
• 代理人: 趙淑梅,李馨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種釩電池電解液晶體的生產(chǎn)及應(yīng)用方法，屬于釩電池電解液領(lǐng)域。

技術(shù)背景

近幾年來，全釩液流釩電池(VRFB)作為新興的儲(chǔ)能電池，在安全性和使用壽命方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于風(fēng)電、太陽能發(fā)電的儲(chǔ)能過程，并成為削峰調(diào)谷的主要手段。釩電池電解液作為關(guān)鍵的儲(chǔ)能介質(zhì)，是釩電池的主要組成部分。

電解液中含有較多的硫酸，是強(qiáng)腐蝕性的液體，必須采用高品質(zhì)的IBC桶作為存儲(chǔ)和運(yùn)輸容器。目前世界各地，普遍采用直接生產(chǎn)和運(yùn)輸液體電解液的方法，進(jìn)行電池項(xiàng)目的建設(shè)。出于安全方面的考慮，腐蝕性液體的運(yùn)輸有著嚴(yán)格、復(fù)雜的要求，這就極大的增加了生產(chǎn)成本。特別的，當(dāng)釩電池應(yīng)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)或者國(guó)外時(shí)，釩電解液的運(yùn)輸費(fèi)用就變得巨大而不可忽視。

如果分別單獨(dú)采用純的含釩晶體、濃硫酸、水作為原料，在項(xiàng)目所在地進(jìn)行電解液調(diào)配，勢(shì)必涉及濃硫酸的采購、運(yùn)輸和操作問題。由于濃硫酸是一種易制毒、強(qiáng)腐蝕、危險(xiǎn)品，其采購、運(yùn)輸受到國(guó)家相關(guān)部門的嚴(yán)格管控。此方案不會(huì)對(duì)降低電池的成本起到促進(jìn)作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種切實(shí)可行的電解液晶體生產(chǎn)以及應(yīng)用方案，降低電解液運(yùn)輸成本。

本發(fā)明的目的是提供一種釩電池電解液晶體的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：

a.將釩的硫酸鹽依次加入到濃硫酸中，攪拌均勻；

b.將步驟a得到的物料在物料為20-150℃下攪拌1-24h；

c.將步驟b得到的物料冷卻至室溫；

步驟a中，釩的硫酸鹽與濃硫酸的質(zhì)量比為0.5-4，優(yōu)選1-3，更優(yōu)選1.5-2。

進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，步驟c中，物料冷卻至室溫后攪拌1-12小時(shí)，使其固化。

進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，步驟a中，所述釩的硫酸鹽選自硫酸釩(二價(jià)釩)、硫酸釩(三價(jià)釩)、硫酸氧釩(四價(jià)釩)、硫酸氧釩(五價(jià)釩)以及帶有結(jié)晶水的上述硫酸釩中的一種或兩種或多種，依次加入到濃硫酸中，得到的釩的平均價(jià)態(tài)為正2～5價(jià)。

進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，步驟a中，所述釩的硫酸鹽選自硫酸釩(二價(jià)釩)，和選自硫酸釩(三價(jià)釩)、硫酸氧釩(四價(jià)釩)、硫酸氧釩(五價(jià)釩)中的一種或幾種，得到的釩的平均價(jià)態(tài)為正2～3價(jià)。

進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，步驟a中，所述釩的硫酸鹽選自硫酸釩(三價(jià)釩)、硫酸釩(二價(jià)釩)中的一種或兩種，和選自硫酸氧釩(四價(jià)釩)、硫酸氧釩((五價(jià)釩)中的一種或兩種，得到的釩的平均價(jià)態(tài)為正3-4價(jià)。

進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，步驟a中，所述釩的硫酸鹽選自硫酸釩(五價(jià)釩)，和選自硫酸釩(二價(jià)釩)、硫酸釩(三價(jià)釩)、硫酸氧釩(四價(jià)釩)中的一種或幾種，得到的釩的平均價(jià)態(tài)為正4～5價(jià)。

進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，步驟b中，反應(yīng)的溫度為60-100℃。

進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，步驟b中，反應(yīng)的時(shí)間為5-10h。

本發(fā)明的又一目的是提供上述生產(chǎn)方法得到的釩電池電解液晶體。

本發(fā)明的再一目的是提供釩電池電解液晶體的應(yīng)用方法，將釩電池電解液晶體運(yùn)輸至項(xiàng)目所在地，以水溶解晶體，并根據(jù)需求調(diào)配釩含量。

其中，釩平均價(jià)態(tài)低于3.5價(jià)的晶體稱為負(fù)極晶體，釩平均價(jià)態(tài)高于3.5價(jià)的晶體稱為正極晶體。

分別將負(fù)極晶體和正極晶體溶解加水溶解，放入電池的負(fù)極和正極中，正負(fù)極分別具有相同的釩濃度和相同的硫酸根濃度。

配制負(fù)極電解液所使用的釩電池電解液晶體，其釩的平均價(jià)態(tài)為正2～3.5；配制正極電解液所使用的釩電池電解液晶體，其釩平均價(jià)態(tài)為正3.5～5；正負(fù)兩極所使用的釩電池電解液晶體，其釩的總平均價(jià)態(tài)為正3.5。

釩電池電解液的充電起點(diǎn)是負(fù)極溶液釩價(jià)態(tài)低于或等于三價(jià)、正極溶液釩價(jià)態(tài)高于或等于四價(jià)，兩者的平均價(jià)態(tài)為正3.5時(shí)，電解液有最大利用率。使用三、四價(jià)混合的電解液晶體，溶解后組裝電池需要首先充電活化至初始狀態(tài)，才能進(jìn)一步使用，如果分別使用平均價(jià)態(tài)為3.5的負(fù)極晶體(釩價(jià)態(tài)為二～三價(jià))和正極晶體(釩價(jià)態(tài)為四～五價(jià))，代替三、四價(jià)晶體，溶解后組裝電池，可直接進(jìn)行充放電循環(huán)，不需要充電活化。

發(fā)明有益效果

與傳統(tǒng)的硫酸氧釩、硫酸釩晶體不同，本發(fā)明提供的晶體含有附加的硫酸根，其中總的硫酸根與釩的比例符合電解液的規(guī)格要求。只要將該晶體溶于水，就可一次性獲得釩電解液，不需要在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行濃硫酸的配制操作。