[發明專利]一種釩電池負極電解液及其制備方法

在審

• 申請號: 202210049079.1
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114497664A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 劉濤;陳黎明;張一敏;劉紅;薛楠楠
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明涉及一種釩電池負極電解液及其制備方法。其技術方案是：按硫酸∶還原劑∶五氧化二釩的摩爾比為(2～5)∶(0.5～1.5)∶1配料，攪拌，即得混合物；按五氧化二釩與去離子水的固液比為(0.2～0.9)∶1Kg/L，向混合物中加入去離子水，攪拌，過濾，收集液相，得到電解液I；將電解液I置于電解槽負極室，再向電解槽正極室加入硫酸溶液，在電流為1～3A的條件下恒流電解至負極室的電解液釩價態為3價，得到電解液II；按電解液II中釩離子∶復合增滲溶質的摩爾比為(10～30)∶1，向電解液II中加入復合增滲溶質，混合攪拌，制得釩電池負極電解液；本發明成本低和工藝簡單，所制備的釩電池負極電解液不僅電化學性能良好且能降低釩離子的跨膜滲透。

技術領域

本發明涉及釩電池電解液技術領域。具體涉及一種釩電池負極電解液及其制備方法。

背景技術

電解液作為釩電池的關鍵部分，承載著釩電池的活性物質，且活性物質的濃度和電解液的體積直接決定著電池的能量密度和容量，所以電解液的性能好壞影響著釩電池的性能。釩電池電解液分為正極和負極電解液，五價和四價釩離子作為正極活性物質，三價和二價釩離子作為負極活性物質，由于不同價態的釩離子物化性質不同，使得正極和負極電解液的理化性質也存在差異。經研究發現，負極反應的傳質過程和電化學過程均滯后于正極，且釩離子的跨膜滲透方向是由負極趨向正極。因此制備高電化學性能、釩離子跨膜滲透量少的負極電解液對改善釩電池性能和擴大釩電池商用有重要意義。

“釩電池負極電解液及降低釩電池負極電解液黏度的方法(CN106450402A)專利技術，該技術將有機羧酸或者氨基酸或者高分子聚合物加入到負極電解液中，降低了負極電解液的粘度并提高負極電解液的電化學活性；“一種提高全釩液流電池負極電化學活性的方法”

(CN112993356A)專利技術，該技術通過向負極電解液中加入一定量銀離子，提高了負極電化學反應活性，同時提升了電池的電壓效率和能量效率，但成本較高。上述方法中電解液電化學性能的提升對電池性能的改善起到了有益效果，但釩離子的跨膜滲透量未得到降低。

“一種全釩離子氧化還原液流電池電解液的制備方法”(CN102637892A)專利技術，該技術在正負極電解液中加入糖類有機物雖使電解液釩濃度和穩定性提升，但過多的糖類有機物會增加電解液粘度，對電解液的電化學性能有不利影響。

“一種全釩液流電池負極電解液及其降低負極釩離子遷移的方法”(CN11313071A)專利技術，該技術利用草酸或者草酸鈉或者草酸鉀與釩離子之間具有較強的絡合能力，來增加釩離子跨膜滲透的阻力，降低了負極電解液中副反應的發生速率，從而提高電池性能，但該絡合劑對負極電解液電化學性能的改善較弱。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的在于提供一種成本低和工藝簡單的釩電池負極電解液的制備方法，用該方法制備的釩電池負極電解液的電化學性能好，釩離子向正極電解液跨膜滲透量少。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案的具體步驟如下：

步驟一、按硫酸∶還原劑∶五氧化二釩的摩爾比為(2～5)∶(0.5～1.5)∶1，將所述硫酸、所述還原劑和所述五氧化二釩混合，常溫條件下攪拌2～3h，即得混合物。

步驟二、按五氧化二釩與去離子水的固液比為(0.2～0.9)∶1Kg/L，向所述混合物中加入去離子水，在45～95℃條件下攪拌3～5h，過濾，收集液相，即得電解液I。

所述五氧化二釩的純度≥98％。

步驟三、將所述電解液I置于電解槽負極室，再向電解槽正極室加入硫酸溶液，所述硫酸溶液與所述電解液I中的酸度相同；接通電源，在電流為1～3A的條件下恒流電解至負極室的電解液釩價態為3價，即得電解液II。