[發明專利]一種制備全釩液流電池用釩電解液的方法

在審

• 申請號: 202210069306.7
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114361549A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 黃綿延;葛啟明;劉佳
• 申請（專利權）人: 北京普能世紀科技有限公司
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;C01G31/02
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 張瑞雪;相黎超

本申請涉及電池材料技術領域，具體公開了一種制備全釩液流電池用釩電解液的方法。制備全釩液流電池用釩電解液的方法包括以下步驟：（1）加熱高純五氧化二釩，并使用還原氣體還原高純五氧化二釩，得到低價釩氧化物；（2）將低價釩氧化物與活化劑混合后進行加熱活化，得到含釩膏狀電解質；（3）將含釩膏狀電解質加水溶解，得到釩平均價態在正三價到正四價之間的釩電解液。本申請的含釩膏狀電解質與成品釩電解液相比，不僅體積小，而且對硫酸進行了固化，能夠減少硫酸對容器的腐蝕，使得運輸含釩膏狀電解質的成本低于直接運輸釩電解液的成本，因此有助于對釩電解液進行推廣。

技術領域

本申請涉及電池材料技術領域，更具體地說，它涉及一種制備全釩液流電池用釩電解液的方法。

背景技術

全釩氧化還原液流電池是一種新型的電化學能量儲存系統，與傳統的電池相比，具有可以快速、大容量充電和放電，自放電率低和電池結構簡單等特點。釩電解液是釩電池儲能和能量轉換的核心，通常為含VO2+/VO2+和V2+/V3+氧化還原電位的硫酸。在實際生產和應用中，為了便于對釩電池進行推廣，不僅需要高濃度的電解液來實現釩電池的高比能，還要求電解液具有高的穩定性。

相關技術中，大多是以高純五氧化二釩或主要成分為五氧化二釩的釩氧化物為原料，通過電解或加還原劑還原的方式，將一部分五價釩還原成三價釩，然后再使用硫酸溶解還原所得產物，得到含水率為70-80％的釩電解液。

針對上述中的相關技術，發明人認為，相關技術中雖然得到了釩電解液，但是制得的釩電解液含有大量硫酸成分，且流動性強，因此釩電解液在運輸時受到的限制較大，且需要用到特殊容器進行運輸，極大增加了釩電解液的運輸成本，不利于對釩電解液進行推廣。

發明內容

相關技術中，為了改善這一缺陷，本申請提供一種制備全釩液流電池用釩電解液的方法。

本申請提供一種制備全釩液流電池用釩電解液的方法，采用如下的技術方案：

一種制備全釩液流電池用釩電解液的方法，包括以下步驟：

(1)加熱高純五氧化二釩，并使用還原氣體還原高純五氧化二釩，得到低價釩氧化物；

(2)將低價釩氧化物與活化劑混合后進行加熱活化，得到含釩膏狀電解質；

(3)將含釩膏狀電解質加水溶解，得到釩平均價態在正三價到正四價之間的釩電解液。

通過采用上述技術方案，本申請先使用還原氣體將高純五氧化二釩中的一部分五價釩還原為三價釩，得到低價釩氧化物，再在加熱條件下使用硫酸活化低價釩氧化物，得到含釩膏狀電解質，含釩膏狀電解質經過加水溶解之后即可形成釩電解液。在實際應用過程中，生產廠家先進行步驟(1)和步驟(2)的操作，制備出含釩膏狀電解質，然后再將含釩膏狀電解質運輸到用戶處。用戶執行步驟(3)，將含釩膏狀電解質溶于水，即可得到釩電解液。

在運輸含釩膏狀電解質時，由于含釩膏狀電解質為膏狀固體，因此含釩膏狀電解質的流動性較差，從而對硫酸進行了固化，減少了硫酸在運載過程中對容器造成腐蝕的可能；含釩膏狀電解質的密度大于釩電解液的密度，因此含釩膏狀電解質占用的存儲空間小于釩電解液占用的存儲空間。綜上，無論是考慮對容器的腐蝕程度還是運輸過程中占據的儲存空間，運輸含釩膏狀電解質的成本均低于直接運輸釩電解液的成本。而將含釩膏狀電解質溶于水制備釩電解液的操作簡單，不影響用戶對釩電解液的正常使用，因此有助于對釩電解液進行推廣。

作為優選，在制備所述釩電解液的步驟(1)中，加熱所述高純五氧化二釩的溫度為400-800℃。

通過采用上述技術方案，當加熱高純五氧化二釩的溫度低于400℃時，五氧化二釩的反應活性較差，容易對還原五氧化二釩的還原造成阻礙。當溫度高于800℃時，還原過程的能耗較高，會導致生產釩電解液的成本增加，不利于對釩電解液進行推廣。

作為優選，在400-800℃的溫度條件下，對所述高純五氧化二釩進行加熱的時間為1-5h。