【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开的技术涉及一种钒基溶液、其制备方法及其电池。
技术介绍
1、伴随着全球变暖的全球经济增长继续增加了对基于可再生能源(例如太阳能和风能)的可再生和可持续能源系统的需求的紧迫性。为了增强电网的稳定性，以应对由于此类能源的间歇可用性造成的波动，先进的储能系统(ess)被用来存储剩余电力，以便在需要时输送给最终客户或电网。需要说明的是，ess也可以称为电能存储系统(ees)。其中，基于电化学能源(例如可充电电池或二次电池)的ess可以提供具有成本效益且方式清洁的能量存储解决方案。电化学能量存储系统的示例包括锂离子电池、铅酸电池、钠硫电池和氧化还原液流电池。根据用途的不同所需要的存储时间不同：短期存储、中期存储和长期存储。不同类型的电化学储能系统具有不同的物理和/或化学性质。决定电化学储能系统特定应用的适用性的因素包括投资成本、电力、能源、寿命、可回收性、效率、可扩展性和维护成本等。在选择和制造合适的电化学存储系统时要权衡竞争因素。
技术实现思路
1、技术问题
2、合成用于电池的电解质的方法具有挑战性。
3、问题的解决方案
4、与本专利技术公开的钒电解液相关的特征适用于各种类型的电池，例如表现出氧化还原(还原-氧化)化学反应的特性的电池。一方面，合成用于氧化还原电池的电解液的方法包括提供v2o5和元素钒(v)。该方法另外包括将v2o5和元素v溶解在溶剂中以形成其中溶解有钒离子和基于v的离子的分子的溶液。提供v2o5和元素v包括提供元素v与v2o5的摩
5、本公开解释了一种溶液，其包含钒化合物、金属形式的钒和溶剂，其中，钒化合物、金属形式的钒和溶剂的组合形成适用于钒基电池的钒电解液。
6、另外，本公开了解释一种方法，其将含有五氧化二钒(v2o5)和金属钒的前体与含水酸组合在一起，获得了含有氧钒基钒离子(vo2+)和三价钒离子(v3+)的钒-电解质溶液，该钒-电解质溶液既适合用作电池中的阴极电解液，又适合用作电池中的阳极电解液。
7、此外，本公开解释了一种电池，该电池包括具有第一半电池隔室和第二半电池隔室的壳体以及容纳在该壳体中的液体电极，通过预先组合其中具有五氧化二钒(v2o5)和金属钒材料的前体与还原剂使得该液体电极具有特定的平均氧化态，其中该前体和还原剂的组合允许液体电极表现出适合于电池中的阴极电解液和阳极电解液的特性。
8、本专利技术的有益效果
9、对于合成用于钒基电池的电解质、溶液和/或液体电极而言，与常规技术的方法相比，在能量、时间和/或成本方面，根据本文描述的至少一些实施方式更有效地降低钒的价态。
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1.一种溶液，其包含：
2.根据权利要求1所述的溶液，其中所述钒电解液的平均氧化态为+3.3至+3.7。
3.根据权利要求2所述的溶液，其中所述组合是通过向所述钒化合物、所述金属形式的钒和所述溶剂的混合物中进一步添加相对弱的还原剂而形成的，其中所述相对弱的还原剂本身不能充分降低所述平均氧化态；但由于所述相对弱的还原剂的添加导致通过金属形式的钒发生了额外的化学还原，使得所述平均氧化态下降到+3.3至+3.7。
4.根据权利要求3所述的溶液，其中所述钒化合物为五氧化二钒(V2O5)，所述溶剂为选自H2SO4、HCl、HNO3和H3PO4的无机酸，所述相对弱的还原剂为甲酸、甲醛、甲醇、乙醇、草酸和氢氧化铵中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的溶液，其中所述组合的制造方法不需要使用随后需要去除的至少一种相对强的还原剂，并且使用电化学反应来实现钒的充分化学还原，所述充分化学还原是钒-电解质溶液作为钒基电池中的液体电极所必需的。
6.一种方法，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其中通过处理原溶液以降低其氧化态而获得
8.根据权利要求7所述的方法，其中+3.3至+3.7的平均氧化态至少部分是由施加特定摩尔比的钒金属/五氧化二钒(V2O5)引起的。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述特定摩尔比是2:8至3:7的范围和3:7至4:6的范围中的至少一种。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述原溶液为+5钒溶液，其为平均氧化态约为+5的钒溶液，其中所述原溶液中溶解有硫酸氧钒(VOSO4)或五氧化二钒(V2O5)。
11.根据权利要求7所述的方法，其中金属钒是平均粒度为0.01至0.30mm的金属粉末形式。
12.根据权利要求7所述的方法，还包括：
13.根据权利要求12所述的方法，其中选择性地调节所述金属形式的钒和所述相对弱的还原剂中的至少一种的添加量。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述相对弱的还原剂选自：甲酸、甲醛、甲醇、乙醇、草酸和氢氧化铵。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述金属形式的钒用作催化剂，并向其进一步添加有机还原剂，以获得所述钒-电解质溶液。
16.根据权利要求12所述的方法，还包括：
17.根据权利要求6所述的方法，其中所述前体和所述含水酸的组合不需要使用随后需要去除的至少一种相对强的还原剂，并且进行电化学反应以实现钒的充分化学还原，所述充分化学还原是钒-电解质溶液在电池中充当阴极电解液和阳极电解液所必需的。
18.一种电池，包括：
19.根据权利要求18所述的电池，其中所述还原剂是甲酸、甲醛、甲醇、乙醇、草酸和氢氧化铵中的一种。
20.根据权利要求19所述的电池，其中在组合期间选择性地控制或调整所述前体和所述还原剂中的至少一种的量，然后将其容纳在所述壳体中，以实现所期望的液体电极的平均氧化状态。
21.根据权利要求20所述的电池，其中在将其容纳在所述壳体中之前，对所述液体电极进行过滤，以去除或最小化任何残余的金属钒材料。
22.根据权利要求20所述的电池，其中所述特定的平均氧化态为+3.3至+3.7。
23.根据权利要求22所述的电池，其中所述壳体和所述液体电极用于钒基电池，并且所述钒基电池与其他相应的钒基电池组合或堆叠，以安装在储能系统中。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种溶液，其包含：
2.根据权利要求1所述的溶液，其中所述钒电解液的平均氧化态为+3.3至+3.7。
3.根据权利要求2所述的溶液，其中所述组合是通过向所述钒化合物、所述金属形式的钒和所述溶剂的混合物中进一步添加相对弱的还原剂而形成的，其中所述相对弱的还原剂本身不能充分降低所述平均氧化态；但由于所述相对弱的还原剂的添加导致通过金属形式的钒发生了额外的化学还原，使得所述平均氧化态下降到+3.3至+3.7。
4.根据权利要求3所述的溶液，其中所述钒化合物为五氧化二钒(v2o5)，所述溶剂为选自h2so4、hcl、hno3和h3po4的无机酸，所述相对弱的还原剂为甲酸、甲醛、甲醇、乙醇、草酸和氢氧化铵中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的溶液，其中所述组合的制造方法不需要使用随后需要去除的至少一种相对强的还原剂，并且使用电化学反应来实现钒的充分化学还原，所述充分化学还原是钒-电解质溶液作为钒基电池中的液体电极所必需的。
6.一种方法，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其中通过处理原溶液以降低其氧化态而获得所述钒-电解质溶液，由于所述前体、所述含水酸与所述原溶液组合，使得所获得的钒-电解质溶液的平均氧化态为+3.3至+3.7。
8.根据权利要求7所述的方法，其中+3.3至+3.7的平均氧化态至少部分是由施加特定摩尔比的钒金属/五氧化二钒(v2o5)引起的。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述特定摩尔比是2:8至3:7的范围和3:7至4:6的范围中的至少一种。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述原溶液为+5钒溶液，其为平均氧化态约为+5的钒溶液，其中所述原溶液中溶解有硫酸氧钒(voso4)或五氧化二钒(v2o5)...
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