[發明專利]一種制備高濃度釩電池電解液的添加劑及制備方法

有效

• 申請號: 202010513706.3
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111477925B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 喻中甫;敖樹剛;李靖;周作蕓
• 申請（專利權）人: 雅安市中甫新能源開發有限公司
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 史麗紅

一種高濃度釩電池電解液的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：1)將高純度五氧化二釩加入到酸性溶液中，反應溫度保持在60?140℃之間，攪拌反應時間為1?12h，制得初級電解液；2)向上述初級電解液中緩慢滴定攪拌加入1號添加劑，反應時電解液溫度保持在5?75℃；3)將2號添加劑在攪拌情況下緩慢加入到初級電解液中，反應溫度保持在5?80℃，反應時間為5?72小時；4)根據需要制備的電解液釩離子濃度計算電解液體積，加入蒸餾水至計算的液位，配置總釩離子濃度為2.0?6.0mol/L的電解液，加入蒸餾水的過程，電解液反應溫度保持在15?60℃；5)將電解液放置于砂芯漏斗中進行抽濾，將過濾后的電解液放入釩電池電堆系統中正常充放電2?6次，完成整個電解液的制取。

技術領域

本發明涉及釩電池電解液制備領域，具體涉及一種制備高濃度釩電池電解液的添加劑及制備方法。

背景技術

釩液流電池是目前研究和應用最廣泛的液流電池，其主要優勢在于，(1)能便捷地實現規模化儲能：釩電池能量全部存儲在電解液中，罐體體積和電解液濃度決定釩電池的容量，且電解液一致性好，可以做到GWh級(100萬度電)的大規模儲能；(2)使用壽命長：釩電池可深度放電而不損傷電池，電池使用壽命長，充放循環壽命超過20000次；(3)安全性好：釩電池無爆炸或著火危險，即使將正、負極電解液混合也無危險，只是電解液溫度略有升高，是永不爆炸的電池。另外，釩電池還有響應速度快、功率大、效率高、永無記憶效應等優點，被認為用于大規模儲能的“完美電池”。

但現有在售的主流釩電池存在電解液能量密度低、穩定性差、腐蝕性墻等缺點，其中釩電池電解液中釩離子濃度為僅為1.6mol/L左右，電解液的能量密度也只有27WH/L左右。因此如何突破能量密度的“天花板”并提高電解液穩定性、降低釩電池的腐蝕性是釩電池發展面臨的現實難題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有釩電池存在電解液能量密度低、穩定性差、腐蝕性強等缺點，目的在于提供一種制備高濃度釩電池電解液的添加劑及制備方法，能夠提升電解液釩離子濃度，增大電解液的能量密度，提高釩電池的穩定性，降低釩電池的腐蝕性，已實現上千次穩定的充放電循環。

本發明通過下述技術方案實現：

本發明一種制備高濃度釩電池電解液的添加劑，包括1號、2號和3號添加劑，所述1號添加劑由乙酸和過氧化氫組成，乙酸和過氧化氫(按照質量百分比30％的過氧化氫計算)體積比為1:15-35；2號添加劑由葡萄糖、麥芽糖、果糖和蔗糖中的一種或多種組成；3號添加劑由硫酸氧鈦、硫酸鈦、草酸鈦鉀的一種或多種組成。

一種高濃度釩電池電解液的制備方法，包括如下步驟：包括如下步驟：1)將質量百分比大于或等于99％的的高純度五氧化二釩加入到酸性溶液中，反應溫度保持在60-140℃之間，攪拌反應1-12小時，制得初級電解液；2)向上述初級電解液中緩慢攪拌加入1號添加劑，加入量為16-70ml/L，反應時電解液溫度保持在5-75℃；3)將2號添加劑攪拌加入初級電解液中，加入量為2-50g/L，反應溫度保持在5-80℃；4)根據需要制備的電解液釩離子濃度計算電解液體積，加入蒸餾水至計算的液位，配置總釩離子濃度為2.0-6.0mol/L的電解液，加入蒸餾水的過程，電解液反應溫度保持在15-60℃；5)將電解液放置于砂芯漏斗(孔徑為G3或G4)中進行抽濾，將過濾后的電解液放入釩電池電堆系統中正常充放電2-6次，完成整個電解液的制取。

步驟1)中發生的化學反應如下：

V₂O₅+H₂SO₄＝(VO₂)₂SO₄+H₂O

2V₂O₅+4H₂SO₄＝4(VO)SO₄+4H₂O+O₂