[發明專利]一種釩電解液晶體的制備方法

有效

• 申請號: 202310678631.8
• 申請日: 2023-06-09
• 公開（公告）號: CN116404222B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 劉帥舟
• 申請（專利權）人: 寰泰儲能科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;C01G31/00;C01C1/24;C25B9/60;C25B1/50;C25B9/19
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 辛元石

本發明公開了一種釩電解液晶體的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：（1）提供含偏釩酸銨和硫酸的漿液；（2）以硫酸溶液為陽極液，以步驟（1）中的漿液為陰極液，電解至陰極液釩離子價態降至4±0.1價，過濾得到濾液；（3）將濾液按照體積比1:(1.8?2.2)分別作為陰極液和陽極液，電解至陽極液釩離子價態升至4.8價?5價；（4）將步驟（3）電解后的陰極液作為陰極液，將硫酸溶液作為陽極液，電解維持陰極液釩離子價態處于2價?2.3價之間，同時對陰極液進行冷卻結晶，得到低價態硫酸釩晶體；（5）將步驟（3）電解后的陽極液加熱至55℃?65℃，得到高價態釩的硫酸鹽沉淀；（6）混合低價態硫酸釩晶體和高價態釩的硫酸鹽沉淀，形成釩的價態為3.5±0.05價的釩電解液晶體。

技術領域

本發明屬于釩電池材料技術領域，涉及一種以偏釩酸銨為原料的釩電解液晶體的制備方法。

背景技術

釩電解液作為全釩液流電池系統（以下簡稱釩電池）能量轉化的載體，其理化性質直接影響了釩電池的電池性能、穩定性以及使用壽命，其成本直接嚴重影響了釩電池的產業化發展。同時，釩電解液作為液態危險化學品，包裝成本和運輸成本較高。因此，開發固態釩電解液成為了解決釩電解液的運輸半徑問題的主要研發方向。

CN115852385A提供了一種釩電解液晶體及其循環制備方法，該方法通過用硫酸溶解VO₂，獲得VOSO₄溶液；以VOSO₄溶液為正極、負極，實施電解；正極溶液加熱沉釩，過濾得到紅釩和濾液A；負極溶液補加硫酸，冷卻結晶，過濾得到V₂(SO₄)₃·nH₂O晶體和濾液B；將紅釩、V₂(SO₄)₃·nH₂O晶體和濃硫酸混合，固化成型，得到釩電解液晶體。

CN115874191A提供一種高溶解性硫酸釩、制備方法及其應用，包括以下步驟：將V₂O₄、硫酸與溶劑混合，在60℃-100℃下反應1h-8h制備得到高濃度硫酸氧釩溶液；將高濃度硫酸氧釩溶液進行電解還原，高濃度硫酸氧釩溶液完全轉化成三價硫酸釩溶液；向三價硫酸釩溶液中加入硫酸后結晶，過濾獲得V₂(SO₄)₃結晶。

上述兩個專利文獻均采用四價釩氧化物為原料，得到了釩離子平均價態較低（3價-3.5價）的硫酸鹽晶體。但在實際工業生產過程中，四價釩氧化物的生產一般采用高純的偏釩酸銨先經高溫煅燒脫水脫氨制得高純五氧化二釩，再通過氫氣、氨氣等還原性氣體在高溫條件下煅燒還原制備而成，因此，四價釩氧化物的加工價格較五氧化二釩更為昂貴。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種以偏釩酸銨為原料的釩電解液晶體的制備方法，所述方法采用偏釩酸銨為原料，直接通過電解法制備得到低價態和高價態釩的硫酸鹽結晶和沉淀，按比例進行混合后形成釩電解液晶體。本發明的制備方法不經過焙燒制備氧化釩，在保證產品質量的前提下，既有效解決了釩電解液的運輸半徑難題，又極大地降低了釩電解液的生產成本。

具體而言，本發明提供一種釩電解液晶體的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

（1）提供含偏釩酸銨和硫酸的漿液，所述漿液中，偏釩酸銨和硫酸的摩爾比為1:(3-3.2)，釩濃度為2.5mol/L-3.0mol/L；

（2）以硫酸溶液為陽極液，以步驟（1）中的漿液為陰極液，在第一電解系統中以80mA/cm²-100mA/cm²的電流密度電解至陰極液釩離子價態降至4±0.1價，對電解后的漿液進行過濾，得到濾液；