[發明專利]一種消除全釩液流電池電解液雜質影響的方法

在審

• 申請號: 201610046150.5
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN106997958A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 趙葉龍;張華民;王曉麗;高新亮;劉若男
• 申請（專利權）人: 大連融科儲能技術發展有限公司
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M8/04;H01M8/04276
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司21212
• 代理人: 趙淑梅,李馨

技術領域

本發明涉及液流電池技術領域，特別涉及一種消除全釩液流電池電解液雜質影響的方法。

背景技術

大規模、長壽命、低成本、環境友好是儲能技術發展的主要方向。在包括抽水儲能、壓縮空氣儲能、鈉硫電池、鋰離子電池、鉛酸電池等各種規模儲能技術領域中，全釩液流電池儲能技術因其使用壽命長、安全可靠、儲能規模大、電池均勻性好、無污染、應答速度快、可實時直接監測其充放電狀態等特點，已成為規模儲能技術的首選技術之一。

全釩液流電池主要由電堆、電解液及電解液循環系統構成，其中電解液是全釩液流電池電化學反應的活性物質和電能的載體，是全釩液流電池的關鍵材料，因此電解液的質量對全釩液流電池性能有直接影響。

影響電解液質量的因素主要有電解液濃度、電解液的穩定性和雜質種類和含量。由于雜質離子的反應電勢區間與活性物質的反應電勢區間交疊，導致雜質離子部分地參與活性物質所進行的氧化還原反應，從而降低了活性物質的反應能力，此外，雜質離子的存在還會進一步促進液流電池的析氫反應，使得液流電池的容量衰減增大，性能和壽命大幅度下降。目前，全釩液流電池電解液去除雜質的常用方法為重結晶、堿溶解、萃取：

CN103606694A公開了一種商用全釩液流電池電解液的制備方法，其將釩原料用堿溶解，用酸堿調節pH值，反復沉釩以去除雜質元素，然后經過焙燒得到釩的氧化物，用濃硫酸溶解以去除鐵、鉻、硅、錳等雜質。

CN103482702A公開了制備高純度釩氧化物的方法及全釩液流電池用高純度電解液，在不同PH值條件下，對釩氧化物進行重溶，經過兩次除雜和三次過濾，再經過洗滌、烘干、焙燒工藝，以去除Cr、Si、Fe、Al、K、Na雜質。

CN104064795A公開了一種高純度硫酸氧釩電解液的制備方法，將氫氧化鈉用釩渣及石煤提取，得到pH為3.0～4.0的硫酸氧釩溶液，通過提取、無機還原、混合萃取、反萃取、有機還原、前驅體濃縮等多個步驟提純電解液。

現有技術均為在生產電解液之前加入除雜步驟，雖然具有一定的效果，但是存在以下問題：

1、去除的雜質數量、種類有限，無法徹底去除雜質對電解液的影響；2、除雜步 驟繁瑣、需要大量的專業設備和高純度試劑；3、僅適用于粗除雜，對于雜質含量較低的電解液去除雜質成本將成倍增加；4、后續生產、施工、運行及維護過程中引入的雜質影響依舊無法排除。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服上述現有技術的缺陷，提供一種消除全釩液流電池電解液雜質影響的方法，可減少在電解液制備過程中的除雜步驟，并能夠減輕以及消除全釩液流電池運行過程中微量雜質元素的負面影響。

本發明提供的技術方案是，一種消除全釩液流電池電解液中雜質影響的方法，向所述電解液中加入絡合劑，充分攪拌，使之與金屬雜質離子絡合，所述絡合劑為磷酸、無機磷酸鹽、醇胺、氨基羧酸鹽、羥基羧酸鹽或有機磷酸鹽。作為優選的技術方案，所述雜質為副族元素的可溶性或微溶性硫酸鹽。

作為優選的技術方案，所述雜質為第4副族元素、第6副族元素、第7副族元素、第8副族元素、第1副族元素或第2副族元素。

作為優選的技術方案，所述電解液中雜質的含量為0-1000ppm。

作為優選的技術方案，所述方法在溫度范圍0-50℃下操作。

作為優選的技術方案，所述電解液的釩離子價態為2+、3+、4+、5+中的至少一種。

作為優選的技術方案，所述電解液的溶劑為硫酸和/或鹽酸。

作為優選的技術方案，所述電解液中硫酸濃度為0-4.0mol/L。

作為優選的技術方案，所述電解液中鹽酸濃度為0-4.0mol/L。

作為優選的技術方案，所述方法在全釩液流電池系統運行前或運行過程中向所述電解液中加入絡合劑。可以選擇直接將絡合劑加入到電解液中，也可以選擇在液流電池系統運行中進行在線操作。可以選擇僅加入到正極電解液或負極電解液中，也可以選擇同時加入正極電解液和負極電解液中。

作為優選的技術方案，所述絡合劑添加量以摩爾比例計，為絡合劑:雜質元素＝1:0.01-1:100。

本發明所述絡合劑為與雜質離子形成配位鍵的化合物，如磷酸、無機磷酸鹽、醇胺、氨基羧酸鹽、羥基羧酸鹽或有機磷酸鹽等的離子絡合體，優選三聚磷酸鈉、三乙醇胺、二胺四乙酸二鈉(EDTA)、二乙烯三胺五羧酸鈉、萄糖酸鈉、乙二胺四甲叉磷酸鈉。