钒电解液的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种钒电解液的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：取液流电池系统，其含有初始正极电解液I和初始负极电解液I；对所述液流电池系统进行充电，分别形成钒离子基本为V(II)的负极电解液和含V(V)的正极电解液；在所述钒离子基本为V(II)的负极电解液中添加V(V)，反应后得到含V(III)和V(IV)的电解液。本发明专利技术的钒电解液的制备方法简单，反应时间短，设备要求低，适合连续性大批量生产。进一步地，本发明专利技术的钒电解液的制备方法在反应过程中无需加热，利用V(V)和V(II)产生的热量可以迅速加热混合物，使反应迅速开始。

【技术实现步骤摘要】
钒电解液的制备方法
本专利技术涉及一种钒电解液的制备方法，特别涉及一种全钒液流电池电解液及其制备方法和应用，属于电解液制备领域。
技术介绍
液流电池，是指电池的正负极活性物质都为液态形式的一类电池。它区别于其它电化学体系的地方主要是该电池能量的主体是以液态形式存在的正负极活性物质而非一般意义的固体材料。正负极活性物质溶液分别储存在两个容器内，工作时，活性物质溶液分别通过循环泵进入电堆内部，发生电池反应，把化学能转化为电能。目前，全钒液流电池因其具有无污染、长寿命、稳定性高的能量转换效率和维护简单等优点，在太阳能、风能储存，以及电网调峰、偏远地区供电系统、不间断电源等领域展示出巨大的应用前景。与传统的电池相比，全钒液流电池的正极和负极都是钒离子反应，消除了交叉感染和容量损失。电解液作为活性物质的载体是全钒液流电池中最重要的组成部分之一，电解液的性能的浓度直接影响到电池的性能的能量密度，如何获得高性能的钒电解液成为各国研究者竞相研究的热点。钒电解液的制备方法一般包括化学合成法、电解法等。其中，化学合成法的优点是生产设备简单，但固体的溶解速度慢，加入的还原剂会残留在钒电解液中难以根除，影响钒电解液的纯度和性能。电解法能够持续大量地制备高浓度的钒电解液，操作简单方便，易于进行，易于进行工业化生产，但是电解法也存在反应速率慢，设备要求高，耗能和成本高的缺点。引用文献1公开了一种高效清洁氯化法制备高纯度钒电解液的系统及方法，采用氯化-除尘淋洗-提纯-催化氧化-流态化还原-流化床溶解工艺，制备得到高纯低价钒氧化物粉体，钒平均价态为3.0～4.0范围内任一值；在液固流化床中配加超纯水和纯硫酸低温溶解低价钒氧化物得到高纯度钒电解液，可直接用于全钒液流电池。但是该钒电解液的制备方法过于复杂繁琐，对设备要求高，反应条件要求苛刻，且有时加入的还原剂会残留在钒电解液中难以根除。引用文献2公开了一种钒电解液的制备方法，其中，包括以下步骤：将五氧化二钒粉末置于浓硫酸中溶解进行活化，加入到去离子水中溶解过滤，得到五价钒离子溶液；将所述五价钒离子溶液作为负极电解质溶液，将硫酸溶液作为正极电解质溶液，进行电解，得到三价钒与四价钒的摩尔比为1:1的钒离子电解液，其中，正极电解质中的硫酸与负极电解质溶液中的硫酸的摩尔量相等；在通过上述步骤得到的钒离子电解液中加入添加剂，溶解后制得所述钒电解液；所述添加剂包括含磷的化合物，所述化合物在所述钒电解液中的质量百分比浓度为0.5％～1.5％。该钒电解液的制备方法需要加热处理，能耗较高，且反应速率慢，反应时间长，对设备要求高，仅能制备得到三价钒与四价钒的摩尔比为1:1的钒离子电解液，无法得到三价钒与四价钒的摩尔比为任意摩尔比的电解液。引用文献：引用文献1：CN108630973A引用文献2：CN103490086A
技术实现思路
专利技术要解决的问题鉴于现有技术中存在的技术问题，例如：固体的溶解速度慢，加入的还原剂会残留在钒电解液中难以根除，电解法的反应速率慢，设备要求高等问题，本专利技术首先提供了一种钒电解液的制备方法。本专利技术的钒电解液的制备方法简单，反应时间短，设备要求低，适合大批量生产。进一步地，本专利技术的钒电解液的制备方法在反应过程中无需加热，利用V2O5和V(II)产生的热量可以迅速加热混合物，使反应迅速开始。用于解决问题的方案[1]、一种钒电解液的制备方法，其包括以下步骤：取液流电池系统，其含有初始正极电解液I和初始负极电解液I；对所述液流电池系统进行充电，分别形成钒离子基本为V(II)的负极电解液和含V(V)的正极电解液；在所述钒离子基本为V(II)的负极电解液中添加V(V)，反应后得到含V(III)和V(IV)的电解液。[2]、根据[1]所述的制备方法，其中，所在所述钒离子基本为V(II)的负极电解液中添加的V(V)源自于V2O5和/或钒离子基本为V(V)的正极电解液。[3]、根据[1]或[2]所述的制备方法，其中，在所述钒离子基本为V(II)的负极电解液中添加V(V)和V(III)，反应后得到含V(III)和V(IV)的电解液。[4]、根据[1]-[3]所述的制备方法，其中，所述制备方法还包括以下步骤：在所述含V(V)的正极电解液中加入还原剂，将所述含V(V)的正极电解液还原为初始正极电解液II；取含钒化合物的物质制备初始负极电解液II；使所述初始正极电解液II和所述初始负极电解液II形成液流电池系统，以制备所述含V(III)和V(IV)的电解液。[5]、根据[4]所述的制备方法，其中，所述还原剂包括有机还原剂和/或无机还原剂。[6]、根据[5]所述的制备方法，其中，所述有机还原剂包括醇类、草酸、葡萄糖中的一种或两种以上的组合；所述无机还原剂包括金属钒、V2O3中的一种或两种；优选地，所述醇类包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、甘油中的一种或两种以上的组合。[7]、根据[4]-[6]任一项所述的制备方法，其中，所述含钒化合物的物质包括初始负极电解液I、含V(III)的电解液、含V(IV)的电解液、含V(V)的电解液或V2O5。[8]、根据[4]-[7]任一项所述的制备方法，其中，对含初始负极电解液II和所述初始负极电解液II的液流电池系统进行充电，分别形成钒离子基本为V(II)的负极电解液和钒离子基本为V(V)的正极电解液；使钒离子基本为V(II)的负极电解液和含V(V)的正极电解液混合，以制备所述含V(III)和V(IV)的电解液。[9]、根据[4]-[7]任一项所述的制备方法，其中，对含初始负极电解液II和所述初始正极电解液II的液流电池系统进行充电，分别形成钒离子基本为V(II)的负极电解液和含V(V)的正极电解液；将钒离子基本为V(II)的负极电解液引出后，取初始负极电解液II与含V(V)的正极电解液形成的液流电池系统，继续进行充电至分别形成钒离子基本为V(III)的负极电解液与钒离子基本为V(V)的正极电解液；使引出的钒离子基本为V(II)的负极电解液、钒离子基本为V(III)的负极电解液以及钒离子基本为V(V)的正极电解液混合，以制备所述含V(III)和V(IV)的电解液。[10]、一种连续生产钒电解液的制备方法，其中，包括根据[1]-[9]任一项所述的钒电解液的制备方法。专利技术的效果本专利技术的钒电解液的制备方法简单，反应时间短，设备要求低，适合大批量生产。进一步地，本专利技术的钒电解液的制备方法在反应过程中无需加热，利用V(V)和V(II)产生的热量可以迅速加热混合物，使反应迅速开始。进一步地，本专利技术的制备方法制备得到的钒电解液，因为在首次制备过程中无需引入还原剂，因此，钒电解液中不会残留还原剂。附图说明图1示出了本专利技术实施例3中，随着含V(V)的正极电解液的加入，V(II)、V(III)、V(IV)、V(V)的摩尔百分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钒电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n取液流电池系统，其含有初始正极电解液I和初始负极电解液I；/n对所述液流电池系统进行充电，分别形成钒离子基本为V(II)的负极电解液和含V(V)的正极电解液；/n在所述钒离子基本为V(II)的负极电解液中添加V(V)，反应后得到含V(III)和V(IV)的电解液。/n

【技术特征摘要】
1.一种钒电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
取液流电池系统，其含有初始正极电解液I和初始负极电解液I；
对所述液流电池系统进行充电，分别形成钒离子基本为V(II)的负极电解液和含V(V)的正极电解液；
在所述钒离子基本为V(II)的负极电解液中添加V(V)，反应后得到含V(III)和V(IV)的电解液。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述钒离子基本为V(II)的负极电解液中添加的V(V)源自于V2O5和/或钒离子基本为V(V)的正极电解液。


3.根据权利要求1或2所述的钒电解液的制备方法，其特征在于，在所述钒离子基本为V(II)的负极电解液中添加V(V)和V(III)，反应后得到含V(III)和V(IV)的电解液。


4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括以下步骤：
在所述含V(V)的正极电解液中加入还原剂，将所述含V(V)的正极电解液还原为初始正极电解液II；
取含钒化合物的物质制备初始负极电解液II；
使所述初始正极电解液II和所述初始负极电解液II形成液流电池系统，以制备所述含V(III)和V(IV)的电解液。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂包括有机还原剂和/或无机还原剂。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述有机还原剂包括醇类、草酸、葡萄糖中的一种或两种以上的组合；
所述无机还原剂包括金属钒、V2...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖革，王瑾，郑晓昊，
申请(专利权)人：江苏泛宇能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32