[发明专利]一种全钒液流电池电解液的配方及工艺

说明书

本发明属于电解液配方领域，公开了一种全钒液流电池电解液的配方及工艺。通过对原料钒中影响电解液电阻的元素含量进行限制，当含这些元素的钒原料完全溶解形成电解液后，对相应元素含量上限进行控制，给出系统长时间安全运行的元素含量区间。相比现有技术的电解液系统，本发明的配方使系统效率仍能维持较高水平，同时有效降低电解液成本。

技术领域

本发明属于电解液配方领域，具体涉及一种全钒液流电池电解液的配方及工艺。

背景技术

现有技术通常通过添加可反应的金属离子来提高电池性能，但研究发现部分可反应的金属离子被误引入电池系统后会对电池系统效率等性能产生不利影响，对于除钒元素外的杂质离子，通过不同的作用机理(形成不导电物质)，使钒电解液导电电阻增加，进而使电解液内阻增大，充放电效率降低。对于部分杂质离子影响钒电解液内阻这一现象，已有文献报道，但对于这些元素上限的限定相关文献并未予以说明。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种全钒液流电池电解液的配方及工艺，在降低电解液生产成本的基础之上，保证了电池系统的各项性能指标。杂质元素指标放开后，相比于相应元素超标的电解液，电池的效率有着明显的提升；相比于现用高纯电解液，电解液的生产成本得以大幅度降低。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

对原料钒中影响内阻的元素含量进行限制，当含相应元素的钒原料完全溶解形成电解液后，其相应离子含量应满足：

包含下述(1)—(7)中任一种或一种以上族元素，当各元素单独存在时，应满足：

所列元素含量单位为：mg/L；

(1)IA主族：包括Li、Na、K、Rb，且其中任一元素≤200mg/L，Li+Na+K+Rb≤800mg/L；

(2)IIA主族：包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba，且其中任一元素≤60mg/L，Be+Mg+Ca+Sr+Ba≤300mg/L；

(3)IIIA主族：包括B、Al、Ga，且其中任一元素≤150mg/L，B+Al+Ga≤600mg/L；

(4)IVA主族：包括有机总C元素，有机总C≤500mg/L，以其含C官能团的总分子质量计算；

(5)IVB副族：包括Ti，Ti≤100mg/L；

(6)IIB副族：包括Zn、Cd、Hg，且其中任一元素≤30mg/L，Zn+Cd+Hg≤100mg/L；

(7)VIII副族：包括Ni、Co、Fe，且其中任一元素≤30mg/L，Ni+Co+Fe≤100mg/L；本族其他任一元素≤1mg/L；

电解液体系为硫酸体系电解液、HCl体系电解液参数中任一种及其混合酸体系电解液。

进一步地，IA主族与IVA主族元素同时存在时，应满足以下要求：Li+Na+K+Rb+有机总C各元素≤1000mg/L，且其中任一元素≤200mg/L；

进一步地，IIA主族与IIIA主族元素同时存在时，应满足以下要求：Be+Mg+Ca+Sr+Ba+B+Al+Ga≤700mg/L，且其中任一元素≤80mg/L；

进一步地，IVB副族、IIB副族与VIII副族元素同时存在时，应满足以下要求：Ti+Zn+Cd+Hg+Ni+Co+Fe≤300mg/L，且其中任一元素≤25mg/L；

其中对于电解液体系要求如下：

硫酸体系电解液参数：除非特殊说明，游离硫酸浓度为1mol/L以上，4mol/L以下，钒离子浓度为1mol/L以上，3mol/L以下；