[发明专利]一种制备钒电池用电解液的方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，更具体地涉及钒电池的电解液。

背景技术

全钒氧化还原液流电池通过不同价态的钒离子相互转化实现 电能的储存与释放，是化学电源中唯一使用同种元素组成的电池系 统，避免了正、负半电池间不同种类活性物质相互渗透产生的交叉 污染，不同价态钒离子作为电池正、负极活性物质，并且正、负极 电解液分开储存，避免了电池储存过程自放电，适用于规模化储能。

具体而言，在全钒液流电池中，正、负极室通过隔膜分开，电 极由电极活性物质和集流板构成；正极电解液由V(V)和V(IV)离子 硫酸溶液组成，负极电解液由V(III)和V(II)离子硫酸溶液组成。电 池充电后，正极物质为V(V)离子溶液，负极为V(II)离子溶液；放 电后，正、负极分别为V(IV)和V(III)离子溶液，电池内部通过H+ 导电。

VOSO₄可以直接用作钒电池的初始电解液，但其价格昂贵，电 池厂家很少采用。现有技术常常先获得V₂O₅，然后通过还原或者电 解法得到钒电解液。例如，彭声谦等报导了用二氧化硫还原V₂O₅的方法。在该方法中，用V₂O₅、硫酸和水为原料，在室温下缓缓通 入纯净的SO₂，直至V₂O₅全部溶解，再通入纯净的CO₂赶走SO₂， 即可得到VOSO₄的硫酸溶液；EP566019等报导了用单质硫还原 V₂O₅的制备方法，即，将V₂O₅粉末与浓硫酸混合加热，用S粉将 V₂O₅化学还原，可同时制备出V(III)、V(IV)电解液；专利 CN02133808.6等报导了用钒的不同价态氧化物反应制备电解液的 方法，即，将细化后的V₂O₅和V₂O₃粉末按一定比例混合溶于硫酸 溶液中，在加热或电解条件下就可以得到相应比例的V(Ill)、V(IV) 混合溶液。CN200610047226.2披露，可以钒氧化物与浓硫酸混合进 行煅烧再溶解的方式，制备电解液。由NH₄VO₃可通过直接电解法 或灼烧制备V₂O₅，再将V₂O₅在硫酸溶液中进行电解，并还原可得 低价的钒离子溶液，使得制作电解液的成本有所下降。电解法采取 隔膜分割电解池电解，利用电解助溶，正极区电解液是H₂SO₄，负 极区是V₂O₅、H₂SO₄和添加剂，V₂O₅粉末与负极接触后被还原。

在上述方法中，对于通过源自V₂O₅法制备的电解液，其钒浓 度都不高，不利于提高钒电池的能量密度。另外硫酸溶解V₂O₅的 反应需要在300℃高温下进行，对设备要求高。而上述电解法的缺 点是，通过直接电解NH₄VO₃或由NH₄VO₃制备V₂O₅电解液的方法， 制备过程中涉及到去除NH₄⁺及在调节pH值过程中引进的Ca等杂 质，不容易提纯，而且工艺、步骤繁多。

发明内容

本发明的目的是提供一种便捷的用于制备钒电池电解液的方 法。

本发明的制备钒电池用电解液的方法包括以下步骤：

A)将五氧化二钒或三氧化二钒溶于硫酸溶液中，

B)加入还原剂，所述还原剂选自抗坏血酸、抗坏血酸酶、抗 坏血酸衍生物、抗坏血酸盐、茶多酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯 二酚等化合物中的一种或多种。