[发明专利]一种用于降低电池材料沉积的全钒液流电池电解液及其制备方法

说明书

一种用于降低电池材料沉积的全钒液流电池电解液及其制备方法，属于电解液制备领域。该电解液通过控制电池反应期间参与沉淀生成的各主副族杂质元素离子浓度保证电解液的效率，根据电解液中的杂质是否是同族元素，设置不同的总量范围值和单一杂质范围值。本发明通过控制杂质元素含量，降低杂质元素含量，使电池系统在不同运行模式下运行，提升系统放电容量，减少衰减速率同时保证系统效率不变，并能维持与高纯钒系统同等水平。

技术领域

本发明涉及一种全钒液流电池电解液，具体涉及一种降低膜材料以及电极材料表面沉积的电解液，属于电解液制备领域。

背景技术

现有的全液流电池高纯电解液中所含的金属杂质元素单一，要求电解液的纯度较高(99％)，因此导致了电解液的总体成本偏高。而普通的电解液中由于存在大量的Na、Ca、Al、Mg、Ni，Ti、Zn等金属离子，这些杂质离子部分地参与活性物质所进行的氧化还原反应，致使钒电解液的导电材料中的沉积量增加，例如形成的CaSO₄和MgSO₄等微溶物会沉积到离子膜上，TiO₂等物质会沉积到电极上，且这些沉积难以去除，这导致了电池材质的欧姆内阻增加，导电能力降低，系统发热量增大，充放电效率降低，容量衰减增加，最终影响电池的使用寿命。

发明内容

为克服电解液导电材料沉积量增加而影响电池使用效果的问题，本发明通过控制金属离子在电解液中的含量，在保持电池系统的性能不变情况下，降低在电池材料上的沉积量，同时使电解液的成本大大降低。

本发明是一种用于降低电池材料沉积的全钒液流电池电解液及其制备方法，由原料采购进行控制，根据计算，对原料钒中沉积元素含量进行限制，其含量限值为：当含沉积元素的钒原料完全溶解形成电解液后，其沉积离子含量应满足以下各族元素范围值要求中任意一条。

电解液中存在以下一种或一种以上同族杂质元素，满足以下条件：

1.IA主族：Li+Na+K+Rb800mg/L,且其中之一200mg/L；

2.IIA主族：Be+Mg+Ca+Sr+Ba300mg/L,且其中之一60mg/L；

3.IIIA主族：B+Al+Ga450mg/L，且其中之一150mg/L；

4.IVB副族：Ti100mg/L；

5.IIB副族：Zn+Cd+Hg100mg/L，且其中之一30mg/L；

6.VIII副族：Ni+Co+Fe200mg/L，且其中之一60mg/L。

电解液中存在不同族杂质元素，所述参与沉淀生成的杂质元素离子浓度满足以下其中一项条件：

(1)含有IA主族和IIA主族元素，元素离子浓度总和850mg/L：且IA主族中任一元素150mg/L，且IIA主族中任一元素50mg/L；

(2)含有IIIA主族、IVB副族和IIB副族：元素离子浓度总和560mg/L，且IIIA主族其中任一元素120mg/L，Ti100mg/L，IIB副族其中任一元素30mg/L；

(3)含有IIA主族、IIIA主族和VIII副族：元素离子浓度总和650,IIA主族其中任一元素50mg/L，IIIA主族其中任一元素120mg/L，VIII副族其中任一元素60mg/L；

(4)含有IA主族、IIA主族、IIB副族和VIII副族：元素离子浓度总和1200,且IA主族其中之一150mg/L，IIA主族其中任一元素50mg/L，IIB副族其中任一元素30mg/L，VIII副族其中任一元素60mg/L。