[发明专利]全钒液流电池电解液稳定剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种全钒液流电池电解液稳定剂及其制备方法。所述稳定剂含有羧基官能团以及氨基官能团。所述制备方法包括将马来酸酐、丙烯酰胺、丙三醇与蒸馏水混合得到混合液；将混合液取出部分待用；将余下混合液搅拌加热，分别滴加双氧水与上述待用混合液，冷却，得到全钒液流电池电解液稳定剂。本发明稳定剂能够提供与五价钒离子产生螯合的羧基官能团和对五价钒离子有强吸附作用的氨基官能团，能够有效的阻止或抑制五价钒离子的自身聚合，防止沉淀的产生，有效的提高了电解液的稳定性。

技术领域

本发明属于全钒液流电池领域，具体来讲，涉及一种全钒液流电池电解液稳定剂及其制备方法。

背景技术

全钒液流电池(简称全钒电池或钒电池)以其能量转换效率高、使用寿命长、容量可根据用户要求调节、高安全性和环境友好等优点而成为风能、太阳能等可再生能源和电能削峰、填谷等规模化储能最有发展前景的方法之一。全钒液流电池通常由电解液、电极、储液罐等组成，影响其性能的因素较多，但电解液的性能影响最为明显。由于全钒液流电池越来越向大规模、大容量发展，因而电解液也向着高浓度发展。然而，当正极电解液五价钒离子浓度较高时，由于五价钒离子的自身聚合，很容易导致结晶，影响电解液的稳定性。因此，加入一些可以阻止五价钒离子自身聚合的添加剂可以有效的提高正极电解液的稳定性。

目前，为了抑制五价钒的沉淀，人们通常向电解液中加入无机或有机添加剂。常用的无机添加剂有六聚偏磷酸钠、碱金属硫酸盐、硼酸、盐酸等无机酸。有机添加剂有尿素、果糖、甘露醇、甲磺酸及氨甲基磺酸、三氟乙酸、聚丙烯酸、草酸、甲基丙烯酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)等有机酸。然而，这些添加剂的加入会引入一些杂质元素，有的杂质元素会改变体系的酸度，可能会造成电解液的腐蚀能力增强，影响电堆整体的使用寿命。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种能够提高全钒液流电池正极电解液稳定性而不改变电解液体系酸度的稳定剂。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种全钒液流电池电解液稳定剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

将蒸馏水与按质量比为6:1:1～6:6:1的马来酸酐、丙烯酰胺、丙三醇混合均匀，得到第一混合液，其中，所述蒸馏水的体积占所制备稳定剂体积的70％；取出第一混合液体积的15％～30％为第二混合液，剩余液为第三混合液；搅拌并加热第三混合液，向第三混合液缓慢滴加双氧水，滴加完毕后，得到第四混合液，其中，所述加热温度为70℃～90℃；在持续搅拌情况下，将第二混合液缓慢滴加到第四混合溶液中，并在70℃～90℃保温1.5小时～2.5小时后冷却，得到全钒液流电池电解液稳定剂。

本发明的另一方面提供了一种全钒液流电池电解液的稳定剂，所述稳定剂含有羧基官能团和氨基官能团。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

(1)提高全钒液流电池正极电解液的稳定性。使用本发明制备的添加剂中的羧基官能团可有效的与五价钒离子螯合，同时含有的氨基官能团可以对五价钒产生强吸附作用，能够有效的阻止或抑制五价钒离子的自身聚合，防止的沉淀产生，有效提高了正极电解液的稳定性。

(2)保证全钒液流电池正极电解液的整体酸度无影响。本发明的添加剂能将可能影响全钒液流电池寿命的羧酸中的氢离子处理掉了，因此不会影响电解液整体的酸度。并且对全钒液流电池堆的使用寿命无影响，对电堆的其他关键材料如膜、集流体等也无特殊要求。

(3)保证全钒液流电池正极电解液的粘度无影响。本发明的稳定剂所使用的原料为分子量较低的有机材料，而且通过分步加入反应的单体适当的控制了聚合后产品的粘度，保证加入后对正极电解液的粘度无影响。

(4)本发明的添加剂生产工序及方法操作简单，较易实现工业化生产，同时对环境友好。

具体实施方式