一种钒电解液电解电极的制备及成型方法技术

本发明专利技术涉及一种钒电解液电解电极的制备及成型方法，制备方法为：

【技术实现步骤摘要】
一种钒电解液电解电极的制备及成型方法


[0001]本专利技术涉及钒电池电解液制备领域，一种钒电解液电解电极的制备及成型方法
。

技术介绍

[0002]电解液在制备过程中对杂质
、
价态的控制要求较高，目前钒电解液的制备方法主要有物理法
、
化学还原法和电解法
。
物理法是直接将高纯
VOSO4溶解于硫酸中制得钒电池电解液，此方法的局限在于高纯
VOSO4价格偏高，制出的电解液浓度最高为
2mol/L
，电池能量密度低，限制了其规模化工业生产
。
化学还原法是将
V2O5使用还原剂还原成易溶于水的
VOSO4，这种方法简单
、
设备要求不高
、
速度快
、
可制备高浓度的钒电解液，但是操作较复杂
、
合成量少
、
制备周期长
、
加入的还原剂不易除尽，难以提纯得到高纯度的钒电解液
。
电解法采用有隔膜分割的电解池，在电解池负极区加入高价钒化合物
(V2O5或偏钒酸盐
)
和
H2SO4溶液，正极区则加入与负极区浓度相同的
H2SO4溶液，高价钒化合物与负极接触后被还原，同时还原产生的
V(II)
和
V(III)
也可将高价钒化合物还原而溶解
。
电解法能够持续制备大量高浓度的钒电解液
、
>操作简单
、
易于工业化生产
。
[0003]目前市场上常用的电解电极主要是金属电极和碳素电极，碳素类电极材料主要包括玻碳
、
碳纸
、
石墨毡
、
碳毡等碳纤维材料，金属电极中被广泛关注的材料包括金
、
铅
、
钛
、
钛基铂和钛基氧化铱等
。
我们在工程应用研究中发现常用的碳素类电极无法较好的满足钒电解液电解制备过程中对高浓度高电解速率的要求，很容易出现在较高电解电压下的电化学失活的现象和较高电解速率下的电化学腐蚀现象，金和铂等贵金属电极因成本过高无法进行较大规模的工程应用，钛电极因容易在电解过程中出现氧化失活和在强酸性条件下出现电解腐蚀等现象无法进行较好的工程应用，所以亟待开发一种能较好的应用钒电解液电解制备电极
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种钒电解液电解电极的制备及成型方法，用厚度
200um
的纯钛薄板作为基底，选用
LaMnO3/BaZrCeYO3复合材料作为表面活性材料，制备钙钛矿复合金属氧化物改性的钛基电极，钛基电极不容易在电解过程中出现氧化失活，不易在强酸性条件下出现电解腐蚀的现象，可以进行较好的工程应用，成本低，易于推广
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]一种钒电解液电解电极的制备方法，制备方法，具体包括以下步骤：
[0007]S1、LaMnO3钙钛矿金属氧化物粉料的复合；
[0008]S2、BZCYO3固态电解质粉料的复合；
[0009]S3、
基于
LaMnO3钙钛矿金属氧化物粉料和
BZCYO3固态电解质粉料获得复合粉料
A。
[0010]步骤
S1
中，
LaMnO3钙钛矿金属氧化物粉料的复合，具体包括以下步骤：
[0011]S11、
称取设定浓度的硝酸镧
、
硝酸锰的粉料，溶于去离子水后，配置成溶液
A
，并将溶液
A
倒入油浴锅中恒温搅拌，加入分散剂乙醇，配置成溶液
B
，充分分散金属离子后，将设
定浓度的氨水逐滴加入溶液
B
中，直至溶液
B
达到
PH
设定值，静置沉淀达到设定时间；用抽滤装置进行过滤，将过滤获得的固体沉淀转运至烘箱中进行烘干，获得烘干后的前驱体材料；
[0012]S12、
将烘干后的前驱体材料转运至煅烧炉中进行煅烧，获得
LaMnO3
钙钛矿结构金属氧化物粉料；
[0013]煅烧过程为：以5～
10℃/min
的速率升温，升温至
200
～
300℃
，保温
0.5
～
1.5h
；再以3～
5℃/min
的速率升温，升温至
550
～
650℃
，保温4～
6h
，再以5～
8℃/min
的速率降温，降温至
150
～
250℃
，最后自然冷却
。
[0014]步骤
S2
中，
BZCYO3固态电解质粉料的复合，具体包括以下步骤：
[0015]S21、
加入设定质量比的研磨粉料和复合料造孔剂，内容如下：
[0016]1)
研磨粉料为设定浓度的碳酸钡
、
氧化锆
、
氧化铈
、
氧化钇的粉料，倒入球磨罐中，加入设定体积比例的刚玉球一和刚玉球二，高能球磨机以
400
～
500rpm
转速进行球磨，球磨时间为不超过
4h
，球磨结束后自然冷却，加入乙醇获得浸湿球磨粉料，用高能球磨机以
200
～
300rpm
转速进行湿磨，湿磨时间为不超过
4h
；
[0017]2)
加入复合料造孔剂，复合料造孔剂为称取设定质量比的乙基纤维素和活性碳复合料；
[0018]3)
继续用高能球磨机以
300
～
400rpm
转速球磨，球磨时间为不超过
4h
，球磨结束后自然冷却，自然冷却时间不低于
1h
，之后用滤网将球磨珠滤出获得混合粉料；
[0019]S22、
混合粉料送入煅烧炉中进行高温煅烧，将高温煅烧获得的粉料在球磨罐中以
100
～
150rpm
的速率球磨，球磨不低于
1h
，获得获得所需的
BZCYO3固态电解质粉料；
[0020]高温煅烧过程为：以8～
10℃/
分钟的速率升温，升温至
200℃
，保温时间
0.5
～
1.5h
；再以3～
5℃/
分钟的速率升温，升温至
800
～
1000℃
，保温时间4～
6h
；再以8～
10℃/min
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钒电解液电解电极的制备方法，其特征在于，所述的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、LaMnO3钙钛矿金属氧化物粉料的复合；
S2、BZCYO3固态电解质粉料的复合；
S3、
基于
LaMnO3钙钛矿金属氧化物粉料和
BZCYO3固态电解质粉料获得复合粉料
A。2.
根据权利要求1所述的一种钒电解液电解电极的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述的
LaMnO3钙钛矿金属氧化物粉料的复合，具体包括以下步骤：
S11、
称取设定浓度的硝酸镧
、
硝酸锰的粉料，溶于去离子水后，配置成溶液
A
，并将溶液
A
倒入油浴锅中恒温搅拌，加入分散剂乙醇，配置成溶液
B
，充分分散金属离子后，将设定浓度的氨水逐滴加入溶液
B
中，直至溶液
B
达到
PH
设定值，静置沉淀达到设定时间；用抽滤装置进行过滤，将过滤获得的固体沉淀转运至烘箱中进行烘干，获得烘干后的前驱体材料；
S12、
将烘干后的前驱体材料转运至煅烧炉中进行煅烧，获得
LaMnO3
钙钛矿结构金属氧化物粉料；煅烧过程为：以5～
10℃/min
的速率升温，升温至
200
～
300℃
，保温
0.5
～
1.5h
；再以3～
5℃/min
的速率升温，升温至
550
～
650℃
，保温4～
6h
，再以5～
8℃/min
的速率降温，降温至
150
～
250℃
，最后自然冷却
。3.
根据权利要求1所述的一种钒电解液电解电极的制备方法，其特征在于，步骤
S2
中，所述的
BZCYO3固态电解质粉料的复合，具体包括以下步骤：
S21、
加入设定质量比的研磨粉料和复合料造孔剂，内容如下：
1)
研磨粉料为设定浓度的碳酸钡
、
氧化锆
、
氧化铈
、
氧化钇的粉料，倒入球磨罐中，加入设定体积比例的刚玉球一和刚玉球二，高能球磨机以
400
～
500rpm
转速进行球磨，球磨时间为不超过
4h
，球磨结束后自然冷却，加入乙醇获得浸湿球磨粉料，用高能球磨机以
200
～
300rpm
转速进行湿磨，湿磨时间为不超过
4h
；
2)
加入复合料造孔剂，复合料造孔剂为称取设定质量比的乙基纤维素和活性碳复合料；
3)
继续用高能球磨机以
300
～
400rpm
转速球磨，球磨时间为不超过
4h
，球磨结束后自然冷却，自然冷却时间不低于
1h
，之后用滤网将球磨珠滤出获得混合粉料；
S22、
混合粉料送入煅烧炉中进行高温煅烧，将高温煅烧获得的粉料在球磨罐中以
100
～
150rpm
的速率球磨，球磨不低于
1h
，获得获得所需的
BZCYO3固态电解质粉料；高温煅烧过程为：以8～
10℃/
分钟的速率升温，升温至
200℃
，保温时间
0.5
～
1.5h
；再以3～
5℃/
分钟的速率升温，升温至
800
～
1000℃
，保温时间4～
6h
；再以8～
10℃/min
的速率降温，降温至
400
～
600℃
，保温时间
0.5
～
1h
；再以5～
8℃/min
的速率降温，降温至
150
～
200℃
后自然冷却
。4.
根据权利要求1所述的一种钒电解液电解电极的制备方法，其特征在于，步骤
S3
中，所述的基于
LaMnO3钙钛矿金属氧化物粉料和
BZCYO3固态电解质粉料获得复合粉料
A
，具体包括以下步骤：
S31、
称取设定质量比的
LaMnO3钙钛矿金属氧化物粉料和
BZCYO3固态电解质粉料，置于球磨罐中，加入表面润滑剂混合后获得粒径为
0.5
～
1.5cm
球团；
S32、
球团置于煅烧炉中进行煅烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭显著，张东彬，滕艾均，尹翔鹭，刘天豪，曾泽华，袁欣然，代宇，
申请(专利权)人：鞍钢集团北京研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：