[發(fā)明專利]一種用于全釩液流電池電解液的配方及工藝

在審

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• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN111200149A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 鄒毅;趙葉龍;高新亮;王曉麗;韓樂聰;張濤;王良;杜新雨;王丹;張華民
• 申請（專利權）人: 大連融科儲能技術發(fā)展有限公司
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 胡景波

本發(fā)明屬于電解液配方領域，公開了一種用于全釩液流電池電解液的配方及工藝。通過對原料釩中可參加電極反應的元素含量進行限制，當含這些元素的釩原料完全溶解形成電解液后，對相應參與電極反應的雜質(zhì)離子含量上限進行控制，給出系統(tǒng)長時間安全運行的元素含量區(qū)間。相比現(xiàn)有技術的電解液系統(tǒng)，本發(fā)明在降低電解液生產(chǎn)成本的基礎上仍能使系統(tǒng)效率維持較高水平。

技術領域

本發(fā)明屬于電解液配方領域，具體涉及一種用于全釩液流電池電解液的配方及工藝。

背景技術

對于除了釩元素外可參與電極反應的雜質(zhì)離子，之前通常以提高電池電壓窗口等作用為研究方向。釩電解液中可參與電極反應的雜質(zhì)離子的增多，可能會導致電池的電化學阻抗的升高，進而影響到電池的電壓效率及能量效率。目前一些文獻報道了部分雜質(zhì)離子會引起電池阻抗的升高導致電池效率的下降，但從實用角度對這些雜質(zhì)元素的上限進行限定的角度尚未有相關報道。

現(xiàn)有的全釩液流電池電解液質(zhì)量標準中，對電解液中雜質(zhì)金屬離子的要求單一，即除主元素釩(V)之外，其他元素含量保持在一定范圍內(nèi)即可，但其質(zhì)量標準中缺少了對于參與電極反應的元素的關注。且對參與電極反應的元素的控制和檢測方式存在欠缺，這種元素一旦進入電解液，往往難以除掉，對系統(tǒng)效率造成極大影響，這也是眾多釩電池系統(tǒng)性能衰減的主要原因之一。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種用于全釩液流電池電解液的配方及工藝，可以有效控制參與電極反應的雜質(zhì)元素含量，提高電池系統(tǒng)性能，有效降低電解液成本。對于相應的雜質(zhì)元素標準放開后，相比于相應元素超標的電解液，電池系統(tǒng)效率大幅提高；相比于現(xiàn)用高純電解液，電解液的生產(chǎn)成本大幅度降低。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

對原料釩中可參加電極反應的元素含量進行限制，當含這些元素的釩原料完全溶解形成電解液后，其對應雜質(zhì)離子含量應滿足：包含下述1)—5)中任一種或一種以上副族元素，當各族元素單獨存在時，應滿足：

1)VIB副族：包括Cr、W、Mo，且其中Mo≤20，Cr≤50，W≤50，Cr+W+Mo≤120；

2)VIIB副族：包括Mn、Tc、Re，且其中任一元素≤66，Mn+Tc+Re≤200；

3)IVB副族：包括Ti、Zr，且其中任一元素≤25，Ti+Zr≤50；

4)VIII副族：包括Fe、Co、Ni，且其中，Ni≤20，F(xiàn)e≤100，Co≤100，F(xiàn)e+Co+Ni≤220；

5)IB副族：包括Cu、Ag、Au，且其中任一元素≤30，Cu+Ag+Au≤100；

以上濃度單位為：mg/L·m³/m²——離子濃度(mg/L)×電解液量(m³)/電極面積；

電解液體系為硫酸體系電解液、HCl體系電解液參數(shù)中任一種及其混合酸體系電解液。

進一步地，VIB副族與VIIB副族元素同時存在時，應滿足以下要求：Cr+W+Mo+Mn+Tc+Re≤250，且其中Mo≤15，其余任一元素≤45；

進一步地，VIB副族、VIIB副族與VIII副族元素同時存在時，應滿足以下要求：Cr+W+Mo+Mn+Tc+Re+Fe+Co+Ni≤350，且其中Mo≤15，Ni≤15，其余任一元素≤45；

進一步地，IVB副族與IB副族同時存在時，應滿足以下要求：Ti+Zr+Cu+Ag+Au≤120，且其中任一元素≤20；

其中對于電解液體系要求如下：

硫酸體系電解液參數(shù)：除非特殊說明，游離硫酸濃度為1mol/L以上，4mol/L以下，釩離子濃度為1mol/L以上，3mol/L以下；