[發明專利]一種釩電池電解液

在審

• 申請號: 201711036668.1
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107658487A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 楊昌恩
• 申請（專利權）人: 楊昌恩
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電池電解液技術領域，尤其是一種釩電池電解液。

背景技術

全釩氧化還原液流電池擁有能量轉換效率高、容量可調節、使用壽命長、高安全性和環境友好等優點，主要用于太陽能、風能等可再生能源的發電系統配套儲能設備、電網的調峰填谷裝置和不間斷電源和應急電源系統。

在釩電池中，電池能量是以電解液形式儲存的，它是由釩離子和硫酸組成，正極是由VO2+/VO2+氧化還原電對組成，負極是由V3+/V2+組氧化還原電對組成。提高電解液的濃度是提高電池的比能量的有效途徑。但是由于釩有空余的d軌道，不僅易與配位體結合，釩原子之間也極易締合。濃度越大，締合度越大。復雜離子參加電化學反應，相應的反應能壘增加，導致極化增大，反應速度慢。并且濃度的提高必然會增大電解液的電阻、粘度等。同時，五價釩離子溶解度不大，高濃度的正極溶液在接近全充電態時，會析出紅色多釩酸鹽沉淀，可能會堵塞多孔電極表面，導致電池無法使用。研究還表明三價和二價釩離子在低溫下也容易沉淀，這說明負極電解液的穩定性也存在問題。

目前增大釩溶液的穩定性的方法主要包括提高溶液酸度和加入添加劑兩種。溶液酸度過高會加快對電池部件的腐蝕，提高對材料的要求。而對負極電解液而言，由于同離子效應的緣故，酸度增加反而會降低低價釩離子的溶解度。因此，向電解液引入添加劑的方案已經被廣泛地研究。

但是目前的釩電池電解液的溶解度和對電池部件的腐蝕度還有優化。

發明內容

本發明的目的是：克服現有技術中的不足，提供一種性能更優、溶解度高、對部件的腐蝕性低的釩電池電解液的添加劑。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種釩電池電解液，包括釩離子、硫酸和離子液體組成，所述離子液體添加劑選用無機鉬酸鹽、磷酸鹽、草酸鹽中的至少一種，

所述無機鉬酸鹽選自鉬酸鈉、鉬酸銨、鉬酸鉀、鉬酸鋰、鉬酸鎂、鉬酸鋅、鉬酸鐵、鉬酸錳、鉬酸鈣中的至少一種；所述草酸鹽選自草酸鈉、草酸銨、草酸鉀、草酸鋰、草酸鎂、草酸鋅、草酸鐵、草酸錳、草酸鈣中的至少一種；所述磷酸鹽選自磷酸鈉、磷酸銨、磷酸鉀、磷酸鋰、磷酸鎂、磷酸鋅、磷酸鐵、磷酸錳、磷酸鈣中的至少一種。

優選的，所述釩離子的濃度為1.6-2.8mol/l。

優選的，所述離子液體添加劑選用無機鉬酸鹽和草酸鹽的混合物，其質量比為1:1.1-1.5。

優選的，所述離子液體添加劑選用無機鉬酸鹽和草酸鹽的混合物，其質量比為1:1.2。

優選的，所述無機鉬酸鹽選自鉬酸鈉、鉬酸鋰、鉬酸鎂和鉬酸鈣的混合物，其質量比為1:0.2-1.2:1.2-1.8。

優選的，所述無機鉬酸鹽選自鉬酸鈉、鉬酸鋰、鉬酸鎂和鉬酸鈣的混合物，其質量比為1:0.8:1.5。

優選的，所述草酸鹽選自草酸鋅、草酸鐵、草酸鈣的混合物，其質量比為1:1.2-1.5:1-1.6。

優選的，所述草酸鹽選自草酸鋅、草酸鐵、草酸鈣的質量比為1:1.3:1.3。

采用本發明的技術方案的有益效果是：

1、本發明的添加劑可以提高電解液的溶解度，抑制五價釩離子的水解，大大提高正極電解的穩定性。

2、本發明使用了無機鉬酸鹽作為正極電解液添加劑，提高了正極電解液的穩定性，拓寬了釩電池的運行溫度范圍。本發明制備工藝操作簡單、成本低、同時易于實現釩電池的高溫穩定運行。

具體實施方式

現在結合具體實施例對本發明的做進一步說明。

實施例1

一種釩電池電解液，包括釩離子、硫酸和離子液體組成，釩離子的濃度為1.6mol/l；所述離子液體添加劑選用無機鉬酸鹽，所述無機鉬酸鹽選自鉬酸鈉。

實施例2

一種釩電池電解液，包括釩離子、硫酸和離子液體組成，釩離子的濃度為1.8mol/l；其中，離子液體添加劑選用無機鉬酸鹽和草酸鹽的混合物，其質量比為1:1.1；其中，無機鉬酸鹽選自鉬酸鈉、鉬酸鋰、鉬酸鎂和鉬酸鈣的混合物，其質量比為1:0.2:1.2。

其中，草酸鹽選自草酸鋅、草酸鐵、草酸鈣的混合物，其質量比為1:1.2:1。

實施例3

一種釩電池電解液，包括釩離子、硫酸和離子液體組成，釩離子的濃度為2mol/l；離子液體添加劑選用無機鉬酸鹽和草酸鹽的混合物，其質量比為1:1.2。

其中，無機鉬酸鹽選自鉬酸鈉、鉬酸鋰、鉬酸鎂和鉬酸鈣的混合物，其質量比為1:0.8:1.5。