一种耐高温钒液流电池电解质制造技术

本发明专利技术提供了一种耐高温钒液流电池电解质

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温钒液流电池电解质、及其制备的方法和应用


[0001]本专利技术属于电池
，具体涉及一种耐高温钒液流电池电解质
、
及其制备的方法和应用
。

技术介绍

[0002]全钒液流电池将能量存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液导入电池反应堆内，从而使得储存在溶液中的化学能和电能进行相互转换
。
其中钒电解液是重要的组成部分
。
电解液作为电池电化学反应的活性物质承担着电子转移产生电能的载体作用，浓度和用量直接决定了电池的储能容量，而性能直接影响到整个电池的使用效率和周期
。
[0003]实际应用过程中，钒离子在溶解时受浓度和温度影响，导致其在稳定性有限，一旦在使用过程中出现沉淀，将导致电池反应堆内部和输液管道堵塞，严重影响电池系统的寿命和效率，所以全钒液流电池在使用过程中首要考虑电解液的稳定性
。
全钒液流电池电解液中通常是由钒离子构成，但由于其在硫酸溶液的溶解度不高，导致电池系统的能量密度较低
(25Wh/kg)
，并且在温度上升
(>50℃)
时，容易析出沉淀
。
因此，提高电池电解液浓度和在升温情况下仍然保持稳定具有重大的意义
。
目前解决这一问题普遍方法是向电解液中添加稳定剂，使其在一定浓度和一定温度范围下保持稳定
。
但是保护作用仍然有限，长时间在高温
(>50℃)
情况下钒电解液仍然析出沉淀
。
此外，若在阴阳极添加不同的保护剂，在电池持续循环过程中会导致扩散并伴生副反应，逐渐造成两侧电解液无法平衡，导致电池效率降低
。
因此，如何提升电解液高温下的稳定是全钒液流电池亟需解决的问题
。
[0004]CN107546403A
公开了一种有机聚合物保护的正极电解液，但有机物有随着电池充放电而降解的风险
。CN105762395A
公开了一种复合添加剂制备正极电解液，将磷酸盐
、
磷酸二氢盐
、
磷酸氢二盐等的一种或两种以上的钾
、
钠
、
铵中的一种或两种作为复合添加剂加入正极电解液；
CN106876767A
引入钼酸盐作为正极稳定剂，
CN105322207A
引入含磷的杂多酸作为正极电解液的添加剂来抑制电池高温条件下产生的能量衰减问题
。
但这些方法仅在正极电解液引入稳定剂，长期使用将导致阴阳极电解液电荷不平衡，且存在添加剂用量难以控制问题，加入量较少无法高温长时间稳定电解液，加入量较多导致其电压效率大幅下降，能量效率降低等问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种耐高温钒液流电池电解质
、
及其制备的方法和应用，其具有高能量密度，且能在高温下稳定运行
。
[0006]为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种耐高温钒液流电池电解质，该电解质具有
H
m
P
x
M
y
V
z
O
n
的通式，其中
P
为磷元素，
V
为钒元素，
M
为
Mo、W、Nb、Ta
元素中的任意一种或几种；
m、n、x、y、z
均＞0，且包括但不限于整数，
x、y
与
z
的比值为
0.05
～1：
0.1
～
10
：
1。
[0007]进一步地，所述通式中
x、y、z
的比值为
0.1
～
0.4:0.5
～
2:1。
[0008]进一步地，
y
与
z
的比值
≥0.8。
[0009]进一步地，
H
m
P
x
M
y
V
z
O
n
通式中，
P
x
M
y
V
z
典型的组成比例包括
P3M9V
18
、P3M
12
V
18
、P3M
18
V7、P3M
10
V
10
、P3V
10
M
16
、PM8V4、PM9V3、P2M
14
V4或
P2M
12
V6。
[0010]所述电解质通式仅描述各元素的比例关系，其在溶液中的存在形式为含有经典
Keggin
结构的
H
3+i PV
i M
12
‑
i
O
40
化合物
(
其中
i
＝1～
4)、
具有
Dawson
结构的
H
6+i P2V
i
M
18
‑
i
O
62
化合物
(
其中
i
＝1～
8)、
具有典型结构的
H9PV
14
O
42
、H6V
10
O
28
、VO
2+
、VO
2+
、PO43‑
离子中的一种或多种物质的混合物
。
其中存在的离子浓度随着溶液浓度
、
温度
、pH
条件的不同而发生改变，各离子在溶液中通过分解
、
重组，相互转化，达到动态平衡，最终形成具有
H
m
P
x
M
y
V
z
O
n
的通式的混合物
。
[0011]本专利技术还涉及采用所述的电解质制备的电解液，电解液中钒的浓度在
1.7
～
2.2mol/L。
[0012]进一步地，电解液中还含有硫酸，硫酸的浓度为
0.5
～
3mol/L。
[0013]本专利技术还涉及所述电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0014]S1、
通式
H
m
P
x
M
y
V
z
O
n
电解质的制备中，金属
M
以氧化物的形式加入，
V
以
V2O5的形式加入，按比例称取原料加入到水中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种耐高温钒液流电池电解质，其特征在于：该电解质具有
H
m
P
x
M
y
V
z
O
n
的通式，其中
P
为磷元素，
V
为钒元素，
M
为
Mo、W、Nb、Ta
元素中的任意一种或几种；
m、n、x、y、z
均＞0，且包括但不限于整数，
x、y
与
z
的比值为
0.05~1
：
0.1~10
：
1。2.
根据权利要求1所述的电解质，其特征在于：所述通式中
x、y、z
的比值为
0.1~0.4:0.5~2:1。3.
根据权利要求1所述的电解质，其特征在于：
y
与
z
的比值
≥0.8。4.
根据权利要求1所述的电解质，其特征在于：
H
m
P
x
M
y
V
z
O
n
通式中，
P
x
M
y
V
z
典型的组成比例包括
P3M9V
18
、P3M
12
V
18
、P3M
18
V7、P3M
10
V
10
、P3V
10
M
16
、PM8V4、P...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，尹新斌，赵永东，廖晓智，请求不公布姓名，张海洋，
申请(专利权)人：深圳市欧格尼绿氢科技有限公司，
类型：发明
国别省市：