[發明專利]一種利用失效的釩電池正極電解液制備五氧化二釩的方法

有效

• 申請號: 201610994018.7
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106395902B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 劉波;彭穗;陳婷;曹敏;龍秀麗;李道玉;韓慧果;陳勇
• 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: C01G31/02
• 分類號: C01G31/02;H01M8/18
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司51226
• 代理人: 楊冬,武森濤

技術領域

本發明涉及釩電池領域，更具體地講，涉及一種利用失效的釩電池正極電解液制備五氧化二釩的方法。

背景技術

釩電池全稱釩氧化還原液流電池，具有使用壽命長、容量大、功率大、安全性能高等一系列優點。基于其獨特的優勢，釩電池儲能系統可應用的領域廣闊。它可作為醫院、工廠、軍事基地和辦公大樓等地方的緊急供電設施；也可通過在加油站補充或更換電解液實現車輛的“快速再充電”；可用作通訊、無線電轉播站、鐵路信息指示、軍用裝置等的供電系統；可作為工業卡車、叉車、遞送車輛、公交客車、潛艇等交通工具的機載電源；還適用于邊遠地區家庭供電系統以及太陽能、風能的配套的儲能設備；尤其是可應用于大規模儲能系統和電網調峰。

在硫酸體系中時，釩電池正極為(VO₂)SO₄^-/VOSO₄電對，負極為V³⁺/V²⁺電對，電池充電后，正極物質為V⁵⁺離子溶液，負極為V²⁺離子溶液；放電后，正、負極分別為V⁴⁺和V³⁺離子溶液。V⁵⁺和V⁴⁺離子在酸性溶液中分別以VO₂⁺離子和VO²⁺離子形式存在。釩電池電解液經過釩電池長期循環使用后，釩離子濃度和硫酸濃度嚴重超標，釩離子價態不匹配，甚至產生沉淀等現象，進而無法使用。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的之一在于解決上述現有技術中存在的一個或多個問題。例如，本發明的目的之一在于提供一種回收利用失效的釩電池正極電解液的方法。

為了實現上述目的，本發明的提供了一種利用失效的釩電池正極電解液制備五氧化二釩的方法，所述方法包括以下步驟：將失效的釩電池正極電解液通入釩電池正極進行充電預氧化，得到五價釩離子的電解液；對五價釩離子的電解液進行蒸發濃縮，然后靜置，形成具有含五價釩沉淀的混合液；過濾混合液，并將濾餅烘干和研磨，得到五氧化二釩粉體。

根據本發明的利用失效的釩電池正極電解液制備五氧化二釩的方法的一個實施例，失效的釩電池正極電解液中釩離子濃度可以為1.6mol/L。

根據本發明的利用失效的釩電池正極電解液制備五氧化二釩的方法的一個實施例，將所述五價釩離子的電解液蒸發濃縮至釩離子濃度大于3.0mol/L。

根據本發明的利用失效的釩電池正極電解液制備五氧化二釩的方法的一個實施例，所述蒸發濃縮步驟包括：在電爐上加熱五價釩離子的電解液至沸騰并持續攪拌。

根據本發明的利用失效的釩電池正極電解液制備五氧化二釩的方法的一個實施例，靜置的時間可以為24～48h。

與現有技術相比，利用失效的釩電池正極電解液制備五氧化二釩的方法，不僅實現了釩電解液的回收再利用，而且產生的五氧化二釩純度高，可以繼續用來制備電解液或者用于催化劑等其他用途，具有實際應用價值。

具體實施方式

在下文中，將結合示例性實施例詳細地描述根據本發明的利用失效的釩電池正極電解液制備五氧化二釩的方法。

本發明利用已經失效的釩電池正極電解液(又稱為釩電池失效電解液、失效電解液、失效釩電解液)，失效電解液主要為四價釩和五價釩組成的混合溶液，通過充電使其中的四價釩離子V⁴⁺轉變為五價釩離子V⁵⁺，再加熱濃縮使溶液中的五價釩沉淀出來，靜置一段時間后過濾烘干，即可得到五氧化二釩。

在本發明的一個示例性實施例中，本發明的利用失效的釩電池正極電解液制備五氧化二釩的方法包括以下步驟：

(1)四價釩離子預氧化：將失效的釩電池正極電解液通入釩電池正極進行充電預氧化，得到五價釩離子的電解液。

其中，失效的電解液中釩離子的濃度可以為1.6mol/L。

(2)五價釩離子沉淀：對五價釩離子的電解液進行蒸發濃縮，然后靜置，形成具有含五價釩沉淀的混合液。

在本示例性實施例中，將電池充電后所得溶液(即步驟(1)所得溶液)取出，在電爐上加熱至沸騰并不斷攪拌，當釩離子濃度蒸發濃縮至大于3.0mol/L，取下靜置24～48h。

(3)五氧化二釩的制備：對步驟(2)所得的固液混合物(含五價釩沉淀的混合液)進行過濾，并將濾餅烘干研磨后得到五氧化二釩粉體。