硫酸氧钒的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种硫酸氧钒的制备方法，包括ａ．在硫酸中加Ｖ＃－［２］Ｏ＃－［３］和Ｖ＃－［２］Ｏ＃－［５］；ｂ．过滤，将滤液蒸发结晶；ｃ．脱去结晶水，得到ＶＯＳＯ＃－［４］浅蓝色粉末。与现有工艺路线相比，省略了加热溶解，冷却稀释，还原等步骤，反应条件温和，工艺简单，成本降低，产品质量稳定。从步骤ａ、ｂ得到的滤液可直接作为制备钒电池电解液的原料。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硫酸氧钒的制备方法及应用，特别是硫酸氧钒在制备全钒离子电池中的应用。
技术介绍
澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)化学工程和工业化学学院的Maria Skyllas-Kazacos从1985年开始发表对钒电池的研究成果，主要是采用硫酸氧钒作为电池的活性物质。钒电池被认为是比铅电池更具竞争力的化学电源，有巨大的市场潜力。现有的合成硫酸氧钒的技术路线是V2O5→硫酸加热溶解→冷却稀释→加还原剂(草酸或亚硫酸等)还原→蒸发结晶→脱水→VOSO4浅兰色粉末。硫酸氧钒也是一种化工原料，被用于玻璃、陶瓷的着色剂等，其合成技术路线也采用上述方法。在上述技术路线中，V2O5在硫酸中需要加热才能溶解，同时，由于使用过量硫酸溶解V2O5，导致生成物中残余较多游离酸，溶液中H+浓度达2mol/L，不利于蒸发结晶，并且，由于使用还原剂，由还原剂引入的杂质不易除去，如以草酸作还原剂，过量的草酸不易除去；以亚硫酸作还原剂，亚硫酸不稳定，容易在反应过程中逸出大量SO2，污染环境。上述方法工艺复杂，成本较高，但被广泛应用，一直沿用至今。
技术实现思路
针对现有工艺的上述缺陷，我们提供一种硫酸氧钒的制备方法，该方法工艺简单，成本低。与现有工艺相比，将V2O5和V2O3溶于稀硫酸时，不需要加热，因此可减少设备投入，同时，省略了冷却稀释步骤，可大大减少生产时间，提高生产率；由于原技术路线中的还原反应产生热量和气体，反应剧烈，省略还原反应后，使生产工艺变得简单，同时，因不需要使用还原剂，没有由还原剂引入的杂质，生成物中游离酸含量低，H+浓度约0.1mol/L，蒸发结晶过程变得简单，不需要在真空条件和较高温度下进行，因此能降低能耗，节约设备投入，且产品质量稳定。本专利技术的技术方案是硫酸氧钒的制备方法，包括a、在硫酸中加V2O3和V2O5；b、过滤，将滤液蒸发结晶；c、脱去结晶水，得到VOSO4浅兰色粉末。本专利技术的技术路线是V2O3和V2O5→溶于硫酸→过滤→蒸发结晶→脱水VOSO4浅兰色粉末主要反应方程式现有的合成硫酸氧钒的技术路线是V2O5→硫酸加热溶解冷却稀释→加还原剂(草酸或亚硫酸等)还原→蒸发结晶脱水→VOSO4浅兰色粉末。其主要反应方程式以草酸作还原剂或以亚硫酸作还原剂本专利技术的制备方法省略了加热、冷却稀释、还原等步骤，反应条件温和，工艺简单，成本降低，产品质量稳定。本专利技术的具体实施方式是硫酸氧钒的制备方法，包括a、在硫酸中加V2O3和V2O5；b、过滤，将滤液蒸发结晶；c、脱去结晶水，得到VOSO4浅兰色粉末。步骤a中，硫酸是由比重为1.84的浓硫酸稀释而成的1∶1的稀硫酸；原料V2O3、V2O5、H2SO4的重量比为32.4-54.3∶27.2∶68.6-92，其中，硫酸为比重1.84的浓硫酸，V2O3∶TV为62％--68％，V2O5纯度大于等于98％；通过步骤a和步骤b所得到的硫酸氧钒溶液可直接作为制备钒电池电解液的原料。下面通过实施例对本专利技术作进一步说明实施例一取V2O3(V2O3∶TV 62％)48g，纯度98％的V2O527g，比重为1.84的H2SO485g，用蒸馏水按1∶1的比例将硫酸稀释，加入V2O3，再逐步加入V2O5，同时搅拌，冷却后过滤，得到兰色的硫酸氧钒溶液，经测试；PH为1.2，钒浓度为4.2mol/L，四价钒与全钒之比V(IV)/TV＞99％。加热蒸发结晶，得到兰色结晶物，将此结晶物于80℃烘干5小时脱水，经测试TV30％。将制备的硫酸氧钒按钒电池要求配制成钒浓度为2mol/L的电解液，放入电解池进行充放电实验充电平台为1.7V，放电平台为1.4V。实施例二取V2O3(V2O3∶TV 65％)74g，纯度为98.5％的V2O527g，比重为1.84的H2SO437g，用蒸馏水按1∶1的比例将硫酸稀释，加入V2O3和V2O5，同时搅拌，冷却后过滤，得到兰色的硫酸氧钒溶液，经测试；PH为0.92，钒浓度为4.2mol/L，四价钒与全钒之比V(IV)/TV＞99％。加热蒸发结晶，得到兰色结晶物，将此结晶物于80℃烘干5小时脱水，经测试TV30.2％。将制备的硫酸氧钒按钒电池要求配制成钒浓度为2mol/L的电解液，放入电解池进行充放电实验充电平台为1.7V，放电平台为1.4V。权利要求1.一种硫酸氧钒的制备方法，其特征在于包括a、在硫酸中加V2O3和V2O5；b、过滤，将滤液蒸发结晶；c、脱去结晶水，得到VOSO4浅兰色粉末。2.根据权利要求1所述的硫酸氧钒的制备方法，其特征在于步骤a中，硫酸是由比重为1.84的浓硫酸稀释而成的1∶1的稀硫酸。3.根据权利要求1所述的硫酸氧钒的制备方法，其特征在于步骤a中，原料V2O3、V2O5、H2SO4的重量比为32.4-54.3∶27.2∶68.6-92，其中，硫酸为比重1.84的浓硫酸，V2O3∶TV为62％--68％，V2O5纯度大于等于98％。4.通过权利要求1所述的制备方法的步骤a和步骤b所得到的硫酸氧钒溶液可直接作为制备钒电池电解液的原料。全文摘要本专利技术公开了一种硫酸氧钒的制备方法，包括a.在硫酸中加V文档编号H01M4/58GK1491898SQ02133808公开日2004年4月28日 申请日期2002年9月25日 优先权日2002年9月25日专利技术者李林德, 陈厚生 申请人:攀枝花钢铁有限责任公司钢铁研究院 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫酸氧钒的制备方法，其特征在于：包括ａ、在硫酸中加Ｖ↓［２］Ｏ↓［３］和Ｖ↓［２］Ｏ↓［５］；ｂ、过滤，将滤液蒸发结晶；ｃ、脱去结晶水，得到ＶＯＳＯ↓［４］浅蓝色粉末。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李林德，陈厚生，
申请(专利权)人：攀枝花钢铁有限责任公司钢铁研究院，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]