全钒离子液流电池电解液的电解制备方法技术

全钒离子液流电池电解液的电解制备方法，其特征在于：首先将硫酸配制成１∶１的稀硫酸，然后先加入三氧化二钒，后加入五氧化二钒，反应得到硫酸氧钒溶液；再加入Ｎａ↓［２］ＳＯ↓［４］、乳化剂ＯＰ添加剂；接着将此硫酸氧钒溶液置于电解池阴极相同离子强度的硫酸钠硫酸溶液置于电解池阳极进行电解，得到４价钒和３价钒各占总钒５０％的钒电池用钒电解液。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全钒离子液流电池电解液的电解制备方法
：本专利技术涉及电池的制造领域，特别是一种制备全钒离子液流电池的电解液的方法。
技术介绍
：对全钒离子液流电池，主要是采用硫酸氧钒作为电池的活性物质，其制备方法是将等量的硫酸氧钒硫酸溶液分别灌入钒电池的正极和负极，在钒电池的充电条件下充电，充满电后将正极溶液全部排出，换上等量的硫酸氧钒硫酸溶液继续充电，充满电后即可象其它可充电池一样地使用。此方法要更换一次正极溶液，进行2次充电，导致钒电池组装和化成工序复杂，并且使钒电池寿命缩短，受限于钒电池的充电条件，还直接导致化成时间长，影响生产效率。专利技术的内容：为了克服现有全钒离子液流电池的不足之处，提供一种全钒离子液流电池电解液的制备方法，以简化钒电池装配及化成工艺，提高工作效率，延长钒电池的使用寿命，避免原材料的浪费。本专利技术的技术方案是：采用电解法制备含V(IV)和V(III)并且MV(IV)/MTV＝MV(IV)/MTV＝50％的钒电池用钒电解液。其中V(IV)、MV(IV)；V(III)、MV(III)和MTV分别表示4价钒、4价钒的摩尔浓度；3价钒、3价钒的摩尔浓度以及总钒的摩尔浓度。本全钒离子液流电池电解液的电解制备方法：首先将硫酸配制-->成1∶1的稀硫酸，然后先加入三氧化二钒，后加入五氧化二钒，反应得到硫酸氧钒溶液；再加入Na2SO4、乳化剂OP等添加剂；接着将此硫酸氧钒溶液置于电解池阴极，相同离子强度的硫酸钠硫酸溶液置于电解池阳极进行电解，得到4价钒和3价钒各占总钒50％的钒电池用钒电解液。上述全钒离子液流电池电解液的电解制备方法，其特征在于反应物料为三氧化二钒、五氧化二钒及硫酸；其化学表达式分别为V2O3、V2O5及H2SO4；其反应物料按重量比，配比为：32.4～54.3∶27.2∶68.6～92，硫酸的重量是指比重为1.84的浓硫酸的重量。添加剂为Na2SO4和乳化剂OP；Na2SO4的加入量按重量体积比g/mL，为0.5％～30％；乳化剂OP的加入量按体积百分比mL/mL，为0.5％～3％。电解参数为：恒流电解方式，通过电极的电流密度为60～100mA/cm2；通过检测电解液的电位控制电解终点，终点电位150～250mV。本专利技术的优点和积极效果表现为：采用大功率电解制备钒电池用电解液，本专利技术简化了钒电池装配及化成工序，提高了工作效率，延长了钒电池电极和隔膜等功能材料的使用寿命，不用更换正极电解液，从因而避免了原料浪费，有益于规模化生产。附图说明：图1为本专利技术全钒离子液流电池电解液的电解制备流程示意图图1描述了本专利技术使用一套电解设备，将硫酸氧钒硫酸溶液灌入电解槽阴极，将相同离子强度的硫酸钠硫酸溶液灌入电解槽阳-->极；使用一般的铅电极，进行大功率恒流电解，控制电解参数和电解时间；通过测试溶液电位值判断和控制电解终点，获得3价钒和4价钒各占总钒50％的钒电解液。将钒电解液灌入钒电池充电后即可正常使用。这种工艺可以使用大功率电解，得到的电解液装配钒电池后只需要一次充电过程即可使用，因而能简化钒电池装配及化成工艺，增加工作效率，并且增加钒电池电极和隔膜等功能材料的使用寿命。本专利技术所指硫酸氧钒硫酸溶液由V2O3、V2O5和H2SO4反应制备，并加入Na2SO4、乳化剂OP等添加剂。V2O3特指攀枝花钢铁集团公司的冶金用三氧化二钒产品，其总钒含量在62％和65％之间。本专利技术所用测定各价态钒浓度的方法为氧化还原自动电位滴定法。具体实施方式：实施例1V2O3：TV63％    V2O5：分析纯H2SO4：分析纯，d＝1.84Na2SO4：分析纯乳化剂OP电解池制作：有机玻璃板制作框板，导电隔膜采用活化处理后的Nafion质子交换膜，阴极池50×50×20mm，阳极池50×50×20mm。电极制作：40×40×1.5mm铅板。设备及连接：直流稳压电源，可变电阻，连接图见说明书附图。钒电池模型制作；有机玻璃板制作框板，Nafion质子交换膜作-->导电隔膜，自制碳电极。模型尺寸为：50×50×10mm。按配比称取50克V2O3，30克V2O5，300克浓硫酸，适量蒸馏水等原料，反应后加入20克Na2SO4，10mL乳化剂OP，得到1L兰色的硫酸氧钒硫酸溶液，测试：硫酸浓度2mol/L，钒的浓度为1mol/L。取40mL上述钒溶液于电解池阴极；配制2mol/L硫酸、1.2mol/L Na2SO4溶液，取40mL于电解池阳极；采用恒流方式电解，电流密度60mA/cm2；电解3小时，测试钒电解液的电位值为200mV，对电解液进行电位滴定分析，4价钒浓度0.48mol/L，3价钒浓度为0.52mol/L。分别取电解制备的电解液各15mL于钒电池模型的正极和负极，进行充放电试验，充电平台为1.7V，放电平台为1.2V，电压效率87％。实施例2V2O3：TV73％V2O5：分析纯H2SO4：分析纯，d＝1.84Na2SO4：分析纯乳化剂OP电解池制作：有机玻璃板制作框板，导电隔膜采用活化处理后的Nafion质子交换膜，阴极池50×50×20mm，阳极池50×50×20mm。电极制作：40×40×1.5mm铅板。设备及连接：直流稳压电源，可变电阻，连接图见说明书附图。钒电池模型制作：有机玻璃板制作框板，Nafion质子交换膜作导电隔膜，自制碳电极。模型尺寸为：50×50×10mm。按配比称取130克V2O3，70克V2O5，450克浓硫酸，适量蒸馏水等原料，反应后加入30克Na2SO4，30mL乳化剂OP，得到1L-->兰色的硫酸氧钒硫酸溶液，测试：硫酸浓度2mol/L，钒的浓度为2.5mol/L。取40mL上述钒溶液于电解池阴极；配制2mol/L硫酸、2.6mol/L Na2SO4溶液，取40mL于电解池阳极；采用恒流方式电解，电流密度80mA/cm2；电解4小时，测试钒电解液的电位值为180mV，对电解液进行电位滴定分析，4价钒浓度1.20mol/L，3价钒浓度为1.30mol/L。分别取电解制备的电解液各15mL于钒电池模型的正极和负极，进行充放电试验，充电平台为1.7V，放电平台为1.4V，电压效率85％。实施例3V2O3：TV63％V2O5：分析纯H2SO4：分析纯，d＝1.84Na2SO4：分析纯乳化剂OP电解池制作：有机玻璃板制作框板，导电隔膜采用活化处理后的Nafion质子交换膜，阴极池200×200×40mm，阳极池2000×200×40mm。电极制作：100×100×1.5mm铅板。设备及连接：直流稳压电源，可变电阻，连接图见说明书附图。钒电池模型制作：有机玻璃板制作框板，Nafion质子交换膜作导电隔膜，自制碳电极。模型尺寸为：50×50×10mm。按配比称取100克V2O3，55克V2O5，400克浓硫酸，适量蒸馏水等原料，反应后加入5克Na2SO4，5mL乳化剂OP，得到1L兰色的硫酸氧钒硫酸溶液，测试：硫酸浓度2mol/L，钒的浓度为2mol/L。取500mL上述钒溶液于电解池阴极；配制2mol/L硫酸、2mol/L Na2SO4溶液，取500mL于电解池阳极；采用恒流方式电-->解，电流密度100mA/cm2；电解12小时，测试钒电解液的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.全钒离子液流电池电解液的电解制备方法，其特征在于：首先将硫酸配制成1∶1的稀硫酸，然后先加入三氧化二钒，后加入五氧化二钒，反应得到硫酸氧钒溶液；再加入Na2SO4、乳化剂OP添加剂；接着将此硫酸氧钒溶液置于电解池阴极相同离子强度的硫酸钠硫酸溶液置于电解池阳极进行电解，得到4价钒和3价钒各占总钒50％的钒电池用钒电解液。2.根据权力要求1所述的全钒离子液流电池电解液的电解制备方法，其特征在于反应原料为三氧化二钒、五氧化二钒及硫酸，其化学表达式分别为V2O3、V2O5及H2SO4；其反应物料...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林德，张波，黄可龙，刘素琴，伍秋美，周德壁，常志峰，陈立泉，
申请(专利权)人：攀枝花钢铁有限责任公司钢铁研究院，中南大学，
类型：发明
国别省市：