[發(fā)明專利]一種失效釩電池電解液制備氮化釩的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011373336.4
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112551493A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊曉;曾澤華;劉天豪;高榮榮;韓慧果
• 申請（專利權(quán)）人: 鞍鋼集團(tuán)北京研究院有限公司;成都先進(jìn)金屬材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: C01B21/06
• 分類號: C01B21/06;H01M8/008;H01M8/18
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成

本發(fā)明公開了一種失效的釩電池電解液制備氮化釩的方法，包括如下步驟：a、測定失效釩電池電解液中總釩離子濃度；b、向所述步驟a的失效釩電池電解液中加入碳基吸附劑，吸附，過濾、干燥，得到含釩吸附劑；c、將所述步驟b得到的含釩吸附劑在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行兩段程序升溫煅燒，得到氮化釩。本發(fā)明的失效的釩電池電解液制備氮化釩的方法解決了現(xiàn)有釩電池電解液回收工藝單一以及現(xiàn)有氮化釩制備方法單一等不足，不僅可以解決現(xiàn)有失效釩電池電解液處置問題，還可以獲得高附加值氮化釩產(chǎn)品，具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于全釩液流電池領(lǐng)域，具體涉及一種失效釩電池電解液制備氮化釩的方法。

背景技術(shù)

釩電池全稱釩氧化還原液流電池(VRFB)，主要由電解液、電極、隔膜和循環(huán)泵組成，電池運(yùn)行時(shí)，在循環(huán)泵的推動下，電解液在兩個(gè)半電池及儲液罐中循環(huán)流動，釩離子在電極表面得失電子，電子通過外電路傳遞，而電池內(nèi)部則通過H⁺在溶液及隔膜(離子交換膜)中的傳輸進(jìn)行導(dǎo)電，從而完成電能和化學(xué)能的轉(zhuǎn)換。釩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(yōu)點(diǎn)。基于其獨(dú)特的優(yōu)勢，釩電池儲能系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，可作為醫(yī)院、工廠、軍事基地和辦公大樓等地方的緊急供電設(shè)施，也可通過在加油站補(bǔ)充或更換電解液實(shí)現(xiàn)“快速再充電”，可用作通訊、無線電轉(zhuǎn)播站等的供電系統(tǒng)、鐵路信息指示、軍用裝置等，可作為工業(yè)卡車、叉車、遞送車輛、公交客車、潛艇等交通工具的機(jī)載電源，還適用于邊遠(yuǎn)地區(qū)家庭供電系統(tǒng)以及太陽能、風(fēng)能的配套的儲能設(shè)備，尤其是可用作為大規(guī)模儲能系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)峰、不間斷電源和應(yīng)急電源系統(tǒng)。

電解液是釩電池的主要組成部分，是能量儲存及轉(zhuǎn)化的核心，電池能量以電解液形式儲存，主要由釩離子和硫酸組成。正極電解液由VO₂⁺與VO²⁺離子及硫酸的混合溶液組成，負(fù)極電解液由V²⁺與V³⁺離子及硫酸的混合溶液組成。電池充電后，正極和負(fù)極的物質(zhì)分別為五價(jià)釩離子硫酸溶液和二價(jià)釩離子硫酸溶液。電池放電后，正負(fù)極分別為四價(jià)釩離子硫酸溶液和三價(jià)釩離子硫酸溶液。釩電池電解液經(jīng)過長期循環(huán)使用后，在充放電過程中，由于釩離子遷移和水遷移的存在，造成釩離子濃度和硫酸濃度嚴(yán)重超標(biāo)，釩離子價(jià)態(tài)不匹配，甚至產(chǎn)生沉淀等現(xiàn)象，導(dǎo)致容量衰減，能量效率降低，運(yùn)行效率降低，甚至無法正常使用。此外，由于釩電池電解液為強(qiáng)酸性溶液，在釩電池長期運(yùn)行過程中，會溶出與其接觸的管道、儲液罐、電極等中的雜質(zhì)元素，再富集在電解液中，使部分雜質(zhì)元素超標(biāo)，如P、Si、Fe、K、Na等，對電極、隔膜等關(guān)鍵材料具有負(fù)面的影響，降低釩電池儲能系統(tǒng)的能效。為提高電解液的穩(wěn)定性，通常會向電解液中加入添加劑，而一旦電解液失效，由于添加劑的存在電解液難以再生，因此需要對電解液進(jìn)行回收再利用。

目前針對失效電解液的處理多以回收制備五氧化二釩或硫酸氧釩為主。CN109292818A公開了一種失效電解液制備高純V₂O₅的方法，以失效釩電池電解液為原料，采用氧化劑將低價(jià)態(tài)的釩離子氧化成5價(jià)釩離子，再通過加熱使釩離子水解沉淀，過濾后煅燒沉淀物，制備得到高純V₂O₅。CN105406098A公開了一種利用失效釩電池電解液制備硫酸氧釩的方法，用電解槽將失效電解液電解至四價(jià)，用紫外可見分光光度計(jì)對電解液進(jìn)行監(jiān)測，電解至無三價(jià)或五價(jià)釩，得到硫酸氧釩的水溶液，對該溶液進(jìn)行蒸發(fā)或溶析結(jié)晶，得到硫酸氧釩。