本发明专利技术涉及电池制造及能量存储领域，具体为一种高浓度、温稳定性好的全钒离子氧化还原液流电池(钒电池)电解液的制备方法，解决现有技术中存在的钒电池电解液的浓度低、温稳定性差等问题。它以硫酸氧钒、硫酸和水为原料，添加适当比例的糖类有机物，硫酸氧钒在电解液中的浓度为2～4mol/L，硫酸在电解液中的浓度为1～3mol/L，糖类有机物在电解液中的浓度为0.5mol/L～3mol/L其中：糖类有机物为单糖、双糖和多糖的一种或多种。该发明专利技术工艺方法简单、操作容易、原料易得，可以得到温稳定性好的钒电池电解液。电解液电化学可逆性好，电导率高，可以实现电池充放电。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池制造及能量存储领域，具体为一种高浓度、稳定性好的全钒离子氧化还原液流电池(钒电池)电解液的制备方法。
技术介绍
钒氧化还原液流电池，简称钒电池。是一种新型的电化学储能系统，与传统的蓄电池相比，具有可快速、大容量充放电、自放电率低和电池结构简单等特点，它是满足风能、太阳能等新型能源大规模储能的理想电源形式。钒电池正负极电解液为含vo2+/vo2+与v2+/v3+氧化还原电对的硫酸溶液，它不仅是导电介质，更是实现能量存储的电活性物质，是钒电池 储能及能量转化的核心。钒离子的浓度是决定该电池能量密度的最重要因素。由于实际使用中出现钒物种的沉淀凝结等现象，使得钒电池电解液目前的使用浓度在I. 5mol/L左右，能量密度较低(25Wh/kg)。因此，在实际既需要高浓度的电解质溶液以实现电池的高比能量，又要求它有高稳定性，这是钒电池进入实用化阶段的急需解决的关键技术问题。目前，采用的电解液制备方法主要有I.将V2O5与一定量的浓硫酸混合，电解后得到VOSO4溶液，然后进行电池的充放电。2.将浓硫酸用蒸馏水按I : I的重量比例稀释，加入V2O3，再逐步加入V2O5，冷却后过滤，得到蓝色的即VOSO4酸性溶液，然后进行电池的充放电。3.将VOSO4直接溶解在硫酸中(I 9mol/L)，然后进行电池的充放电。4.将NH4VO3溶解在一定浓度的浓硫酸中，得到V02+、V3+、NH4\ S042_共存的体系，该体系可以直接进行电池的充放电，得到正负极所需的电解液。有研究通过添加甘油和硫酸钠(2% )来提高电解液的稳定性以及钒离子的溶解度，但浓度与温稳定性的提高不十分明显。上述方法都未能将钒电池电解液的浓度和温稳定性进行大幅度的提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，解决现有技术中存在的钒电池电解液的浓度较低和温稳定性较差等问题。本专利技术的技术方案为，以硫酸氧钒、硫酸和水为原料，添加适当比例的糖类有机物，硫酸氧钒在电解液中的浓度为2 4mol/L，硫酸在电解液中的浓度为I 3mol/L，糖类有机物在电解液中的浓度为O. 5mol/L 3mol/L(优选为lmol/L 2mol/L)。本专利技术中，糖类有机物预先溶解在水溶液中，配制含有糖类有机物的水溶液，再称取所需量的硫酸和硫酸氧钒晶体加入到含有糖类有机物的水溶液中，对该溶液进行定容得到所需浓度；或者，硫酸和硫酸氧钒晶体预先溶解在水溶液中，再添加糖类有机物，定容得到所需浓度。这两种添加方式所取得的效果相同。 本专利技术中，在硫酸氧钒溶解过程中进行超声波处理，处理时间30 90min。本专利技术中，在糖类有机物溶解过程中进行超声波处理，处理时间10 20min。本专利技术中，硫酸氧钒在溶解过程中进行加热处理，加热温度在80°C 100°C之间。本专利技术中，糖类有机物为单糖、双糖或多糖。其中，单糖为葡萄糖、果糖或半乳糖；双糖为蔗糖、乳糖或麦芽糖；多糖为由10个以上单糖分子组成。糖类有机物为以下一种或多种葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖、淀粉、糊精、糖原蔗糖、红糖、白糖、砂糖。本专利技术中,硫酸氧钥;的纯度要求在97wt% 98wt%,如原料硫酸氧I凡晶体纯度较低，则需对溶液进行过滤处理。本专利技术的优点I、本专利技术以硫酸氧钒、硫酸和水为原料，采用添加适当比例糖类有机物的方法，工艺方法简单，操作容易，原料易得，可以得到高浓度、稳定性好的钒电池电解液，可以制备出2 4mol/L的钒电池电解液，并能稳定6个月以上不发生沉淀现象，并完成了初步的充放电试验。糖类有机物作用在于抑制钒等离子与同种和异种离子的缔合导致的沉淀析出。充放电试验显示，本专利技术电解液的充放电容量为常规I. 5mol/L电解液的两倍，且电压效率、库仑效率和能量效率与常规I. 5mol/L电解液基本相同，有提高钒电池比能量和比功率的潜力。2、本专利技术所采用的糖类有机物，其主要成分均为环境友好型物质，不会对环境产生有害影响，符合钒电池的绿色环保的特征。并且用量低，对钒电池的成本不会造成较大影响。具体实施例方式实施例I将O. 5mol葡萄糖、O. 5mol乳糖和O. 5mol蔗糖溶解在水溶液中，制得含有糖类有机物的水溶液。糖类有机物在溶解过程中进行超声波处理，处理时间lOmin。然后，称取2mol和3mol的硫酸和硫酸氧钒晶体加入到含有糖类有机物的水溶液中，硫酸氧钒溶解过程中进行加热处理，加热温度80°C，待其全部溶解后倒入容量瓶中，定容至IOOOmL,得到3mol/L的硫酸氧钒溶液。以石墨为正负极材料，正负极溶液浓度均为含有糖类有机物的3mol/L硫酸氧钒的硫酸水溶液，充电电流密度为50mA/cm2，放电电流密度为50mA/cm2，电压效率为84%，库仑效率为91%，能量效率为76%。该电解液电化学可逆性好，电导率高，可以实现电池充放电。实施例2将O. 5mo半乳糖和O. 5mol麦芽糖溶解在水溶液中，制得含有糖类有机物的水溶液。糖类有机物在溶解过程中进行超声波处理，处理时间15min。然后，称取2mol和3mol的硫酸和硫酸氧钒晶体加入到含有糖类有机物的水溶液中，硫酸氧钒溶解过程中进行加热处理，加热温度90°C，待其全部溶解后倒入容量瓶中，定容至IOOOmL,得到3mol/L的硫酸氧钒溶液。以石墨为正负极材料，正负极溶液浓度均为含有糖类有机物的3mol/L硫酸氧钒的硫酸水溶液，充电电流密度为50mA/cm2，放电电流密度为50mA/cm2，电压效率为82%，库仑效率为93 %，能量效率为76 %。该电解液电化学可逆性好，电导率高，可以实现电池充放电。实施例3称取2mol和3. 5mol的硫酸和硫酸氧fL晶体,加入到500mL水溶液中，加热温度80°C,待其全部溶解后加入Imol果糖、Imol麦芽糖,继续搅拌,完全溶解后,加去离子水定容至IOOOmL,得到3. 5mol/L的硫酸氧钒溶液。在硫酸氧钒溶解过程中进行超声波处理，处理时间90min。以石墨为正负极材料，正负极溶液浓度均为含有糖类有机物的3. 5mol/L硫酸氧钒的硫酸水溶液，充电电流密度为50mA/cm2，放电电流密度为50mA/cm2，电压效率为87%，库仑效率为93%，能量效率为81%。该电解液电化学可逆性好，电导率高，可以实现电池充放电。 实施例4称取3mo I和4mo I的硫酸和硫酸氧钒晶体，加入到500mL水溶液中，加热温度90°C，待其全部溶解后加入lmol乳糖、Imol葡萄糖，继续搅拌，完全溶解后，加去离子水定容至IOOOmL,得到4mol/L的硫酸氧钒溶液。在硫酸氧钒溶解过程中进行超声波处理，处理时间90min。以石墨为正负极材料，正负极溶液浓度均为含有糖类有机物的4mol/L硫酸氧钒的硫酸水溶液，充电电流密度为50mA/cm2，放电电流密度为50mA/cm2，电压效率为80%，库仑效率为90 %，能量效率为72 %。该电解液电化学可逆性好，电导率高，可以实现电池充放电。本专利技术得到的钒电池电解液浓度可达2 4mol/L，静置6个月未发生沉淀，充放电试验显示本专利技术电解液的充放电容量为常规I. 5mol/L电解液的两倍，且电压效率、库仑效率和能量效率与常规I. 5mol/L电解液基本相同，说明该电解液在提高容量的同时，电池仍有较好的充放电能力。权利本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙猛，
申请(专利权)人：朝阳华鼎储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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