[发明专利]一种全钒液流电池电解液容量恢复剂、制备方法及用途

说明书

本发明提供一种全钒液流电池电解液容量恢复剂、制备方法及用途，全钒液流电池电解液容量恢复剂包括密度低于电解液的有机分子球体，所述有机分子为还原性弱的聚合有机分子。所述还原性弱的聚合有机分子为纤维素、甲壳素，海藻酸盐类中的一种或多种混合。所述有机分子球体密度低于电解液，漂浮于电解液液面之上，不会影响电解液正常循环，不会堵塞电解液进出管道。本发明全钒液流电池电解液容量恢复剂配方科学合理，该恢复剂能使电池电解液放电容量长时间维持在合理范围内。

技术领域

本发明涉及液流电池技术，尤其涉及一种全钒液流电池电解液容量恢复剂、制备方法及用途。

背景技术

钒电池储能系统在液流储能领域具有独特的优势，并在近年拥有了诸多成功的范例，尤其是2012年以来混合酸钒电池系统的研发成功，使得钒电池能量密度又有了极大的提高。使得其在竞争日益激烈的储能技术领域的生存空间进一步扩大。

作为钒液流电池重要核心部件之一的钒电解液，在经历长时间充放电运行后，电解液平均价态逐渐失衡，由初始的3.5价逐渐升高，造成电池放电容量的不断下降，为了维持系统性能，使放电容量得以恢复，必须向电解液中加入有机还原性添加剂，使得电解液平均价态恢复至3.5价。

现有钒电解液的恢复是向钒电解液中加入无机或有机还原性分子，由于钒电解液为强酸性体系(HCl或H₂SO₄)，加入的有机分子将释放出大量CO₂气体，CO₂气体夹带的Cl₂、HCl或H₂SO₄酸雾将对环境产生破坏作用，虽然某些大型液流储能项目采取了尾气吸收装置，但当产气量较大时，尾气吸收作用较差。

目前，有关液流电池容量恢复的研究较少，随着液流电池市场化应用扩大，亟待一种高效稳定的电解液容量恢复剂。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前电解液容量恢复存在环境污染等问题，提出一种全钒液流电池电解液容量恢复剂，该容量恢复剂配方科学合理，该恢复剂能使电池电解液放电容量长时间维持在合理范围内。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种全钒液流电池电解液容量恢复剂，包括密度低于电解液的有机分子球体，所述有机分子为还原性弱的聚合有机分子。所述有机分子球体密度低于电解液，漂浮于电解液液面之上，不会影响电解液正常循环，不会堵塞电解液进出管道。

进一步地，所述还原性弱的聚合有机分子为为纤维素、甲壳素，海藻酸盐类中的一种或多种混合。

进一步地，所述还原性弱的聚合有机分子为甲基纤维素，海藻酸钠、脱乙酰基甲壳素中的一种或多种。

进一步地，所述有机分子球体为双层结构，外层为甲基纤维素和/或海藻酸钠，内层为包埋的固体草酸和/或甘油。所述外层与内层的质量比为1-4：1，优选为7:3。本发明有机分子球体采用双层结结构，外层为反应速度较慢的甲基纤维素和/或海藻酸钠，内层为反应速度较快的草酸和/或甘油，随反应进行球体积逐渐缩小，而溶液中5价离子浓度逐渐降低，而此时内层甘油逐渐释放，继续将剩余的5价钒还原掉，以免反应不彻底。

进一步地，所述有机分子球体的粒径为1-10mm。优选为5-10mm，该粒径的恢复剂完全反应时间控制在48-72小时。

本发明的另一个目的还公开了一种全钒液流电池电解液容量恢复剂的制备方法，包括以下步骤：加热并压缩有机分子形成特定形状(如球体)，所述全钒液流电池电解液容量恢复剂粒径为1-10mm，优选为5-10mm，悬浮于正极电解液上方，能防止其混入电解液或沉入溶液底部造成循环泵堵塞而发生故障，不影响系统的充放电运行。

进一步地，所述加热温度为80-150℃，优选为100-120℃。所述压缩压力为30-50MPa，优选为35-45MPa。