全钒电池电解液及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种全钒电池电解液及其制备方法。所述全钒电池电解液含有重量百分比计1％～5％的添加剂，所述添加剂含有羧基官能团和氨基官能团。所述全钒电池电解液的制备方法包括形成V4+与V3+的质量比为1:1的电解液；向所述V4+与V3+的质量比为1:1的电解液中加入含有羧基官能团和氨基官能团的添加剂，其中，所述添加剂占按重量百分比计为1％～5％。根据本发明专利技术的加入了添加剂的全钒电池电解液具有高稳定性，加入的添加剂对全钒电池电解液的酸度和粘度无影响，有利于全钒电池电解堆的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于全钒电池领域，具体来讲，涉及一种全钒电池电解液及其制备方法。
技术介绍
全钒电池以其能量转换效率高、使用寿命长、容量可根据用户要求调节、高安全性和环境友好等优点而成为风能、太阳能等可再生能源和电能削峰、填谷等规模化储能最有发展前景的方法之一。全钒电池通常由电解液、电极、储液罐等组成，影响其性能的因素较多，但电解液的性能影响最为明显。由于全钒电池越来越向大规模、大容量发展，因而电解液也想着高浓度发展。然而，当正极电解液五价钒离子浓度较高时，由于五价钒离子的自身聚合，很容易导致结晶，影响电解液的稳定性。因此，加入一些可以阻止五价钒离子自身聚合的添加剂可以有效的提高正极电解液的稳定性。目前，为了抑制五价钒的沉淀，人们通常向电解液中加入无机或有机添加剂。常用的无机添加剂有六聚偏磷酸钠、碱金属硫酸盐、硼酸、盐酸等无机酸。有机添加剂有尿素、果糖、甘露醇、甲磺酸及氨甲基磺酸、三氟乙酸、聚丙烯酸、草酸、甲基丙烯酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)等有机酸。然而，这些添加剂的加入会引入一些杂质元素，有的杂质元素会改变体系的酸度，可能会造成电解液的腐蚀能力增强，影响电堆整体的使用寿命。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种高稳定性的全钒电池电解液及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术的一方面提供了一种全钒电池电解液，所述全钒电池电解液中含有重量百分比计1％～5％的添加剂，所述添加剂含有羧基官能团和氨基官能团。根据本专利技术的另一方面提供了一种全钒电池电解液的制备方法，所述方法包括以下步骤：形成V4+与V3+的质量比为1:1的电解液；向所述V4+与V3+的质量比为1:1的电解液中加入含有羧基官能团和氨基官能团的添加剂，其中，所述添加剂占按重量百分比计为1％～5％。与现有技术相比，根据本专利技术的加入了添加剂的全钒电池电解液具有高稳定性，加入的添加剂对全钒电池电解液的酸度和粘度无影响，有利于全钒电池电解堆的使用寿命。具体实施方式在下文中，将结合示例性实施例详细地描述根据本专利技术的全钒电池电解液及其制备方法。总的来讲，本专利技术方法将马来酸酐、丙烯酰胺和丙三醇通过自身乳液合成方法制备得到含有羧基官能团和氨基官能团的添加剂。添加剂中含有的羧基官能团能够与电解液中的钒离子螯合，同时含有的氨基官能团能够通过强吸附作用吸附电解液中的钒离子，二者协同作用能够有效的阻止五价钒离子的自聚，防止其沉淀。在全钒电池电解液中加入上述添加剂后，钒电池电解液的稳定性得到显著的提高。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述全钒电池电解液中含有重量百分比计1％～5％的添加剂，所述添加剂含有羧基官能团和氨基官能团。所述稳定的制备方法包括以下步骤：1)将质量比为1:6:1～1:6:6的丙三醇、马来酸酐与丙烯酰胺分别加入到蒸馏水中，混合均匀，得到第一混合液。其中，蒸馏水的体积占所制备添加剂的70％。以上，为了达到使混合液混合均匀的目的，例如，可使用搅拌的方式对混合液进行混匀处理，然而，本专利技术不限于此。其他能够使混合液混合均匀的方式亦可。优选的，可在150～300转/分钟的转速下搅拌10分钟～20分钟后，静置5分钟，得到第一混合液。2)取出第一混合液体积的15％～30％为第二混合液，剩余液为第三混合液；3)搅拌的同时，缓慢升高第三混合液温度至70℃～90℃，然后滴加双氧水，滴加完毕后，得到第四混合液。以上，以上，优选的，以上，优选的，所述双氧水的加入量为所制备稳定剂体积的1％～5％。为了使反应效果最优，所述双氧水的质量浓度可以为30％以上。4)搅拌的同时，将第二混合液缓慢滴加到第四混合溶液中，在70℃～90℃下搅拌保温1.5小时～2.5小时后，在搅拌的同时，冷却至室温，得到全钒电池电解液用添加剂。以上的添加剂可以适用于全钒电池正、负极电解液以及正在使用过程中的正、负极电解液。优选的，全钒电池电解液中V4+与V3+的质量比为1:1。根据本专利技术示例性实施例的全钒电池电解液，所述全钒电池电解液中V4+与V3+的质量比为1:1。以上，以上的添加剂可以适用于全钒电池正、负极电解液以及正在使用过程中的正、负极电解液。优选的，全钒液流电池电解液中V4+与V3+的质量比为1:1。根据本专利技术的示例性实施例的钒电池电解液的制备方法包括以下步骤：形成V4+与V3+的质量比为1:1的电解液；其中，电解液可以通过以下方法制备得到：将五氧化二钒用硫酸活化后，加蒸馏水稀释。通入二氧化硫气体，直到五价钒完全转化为四价钒后，过滤。在电解槽中电解，当反应进行到V4+:V3+＝1:1后停止反应，制备得到钒电池电解液。向所述V4+与V3+的质量比为1:1的电解液中加入按重量比计1％～5％上述方法制备得到的含有羧基官能团和氨基官能团的稳定剂。下面将结合具体示例来进一步描述本专利技术的示例性实施例。示例1制备150mL添加剂。在烧杯中加入120ml蒸馏水，然后分别加入5g丙三醇、30g马来酸酐和30g丙烯酰胺。在常温下，将混合液以300转/分钟的速度搅拌20分钟，然后静止10分钟。将静止后的混合液分为两部分，其中一部分为45mLA溶液，另一部分为105mLB溶液。在300转/分钟的转速下，将B溶液加热至90℃，加入15ml浓度为75％的双氧水，加入速度为每秒1滴。然后将A溶液以每秒2滴的速度滴加到上述加入双氧水的溶液中，滴加完毕后，在90℃的条件下保温2.5小时，调整转速到200转/分钟，冷却到室温，得到添加剂。在含钒浓度为2.2mol/L的正极电解液中加入体积比为电解液4％的来酸酐-丙烯酰胺的丙三醇脂共聚物添加剂，搅拌均匀后，放入55℃恒温恒湿箱200天无沉淀，常温放置360天无沉淀，添加前后电解液的运动粘度无变化，组装电池进行充放电100次，其平均库伦效率为90.2％，能量效率为80.1％。示例2制备100mL添加剂。在烧杯中加入70ml蒸馏水，然后分别加入3g丙三醇、18g马来酸酐和9g丙烯酰胺。在常温下，将混合液以150转/分钟的速度搅拌20分钟，然后静止5分钟。将静止后的混合液分为两部分，其中一部分为15mLA溶液，另一部分为85mLB溶液。在150转/分钟的转速下，将B溶液加热至70℃，加入20ml浓度为30％双氧水，加入速度为每秒1滴。然后将A溶液以每秒2滴的速度滴加到上述加入双氧水的溶液中，滴加完毕后，在70℃的条件下保温1.5小时，调整转速到120转/分钟，冷却到室温，得到添加剂。在含钒浓度为1.9mol/L的正极电解液中加入体积比为电解液1.5％的来酸酐-丙烯酰胺的丙三醇脂共聚物添加剂，搅拌均匀后，放入55℃恒温恒湿箱200天无沉淀，常温放置360天无沉淀，添加前后电解液的运动粘度无变化，组装电池进行充放电100次，其平均库伦效率为92.3％，能量效率为84.2％。综上所述，根据本专利技术的含有添加剂的全钒电池电解液具有高的稳定性，加入添加剂后不会改变钒电池电解液本身的粘度和酸度，具有较易实现工业化生产，环境友好的特点。尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本专利技术，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本专利技术的示例性实施例进行各种修改和改变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全钒电池电解液，其特征在于，所述全钒电池电解液中含有重量百分比计1％～5％的添加剂，所述添加剂含有羧基官能团和氨基官能团。

【技术特征摘要】
1.一种全钒电池电解液，其特征在于，所述全钒电池电解液中含有重量百分比计1％～5％的添加剂，所述添加剂含有羧基官能团和氨基官能团。2.根据权利要求1所述的全钒电池电解液，其特征在于，所述全钒电池电解液中V4+与V3+的质量比为1:1。3.根据权利要求1所述的全钒电池电解液，其特征在于，所述添加剂的制备方法包括：将马来酸酐、丙烯酰胺、丙三醇与蒸馏水混合，混匀后静止，得到第一混合液，其中，所述马来酸酐:丙烯酰胺:丙三醇的质量比为6:1:1～6:6:1，蒸馏水的体积占所制备添加剂体积的70％；取出第一混合液体积的15％～30％为第二混合液，剩余液为第三混合液；搅拌的同时，加热第三混合液，向第三混合液缓慢滴加双氧水，滴加完毕后，得到第四混合液；其中，所述加热温度为70℃～90℃；搅拌的同时，将第二混合液缓慢滴加到第四混合溶液中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李道玉，彭穗，刘波，曹敏，龙秀丽，陈勇，韩慧果，陈婷，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51