[发明专利]一种全钒液流电池失效电解液再生的方法

说明书

本发明涉及一种全钒液流电池失效电解液再生的方法。其技术方案是：按碳材料∶阴离子交换树脂∶粘结剂∶有机溶剂的质量比为1∶(0.1～1)∶(0.05～0.5)∶(2～10)配料，混匀，得混合液Ⅰ；按碳材料∶阳离子交换树脂∶粘结剂∶有机溶剂的质量比为1∶(1～5)∶(0.05～0.5)∶(2～10)配料，混匀，得混合液Ⅱ。将混合液Ⅰ、混合液Ⅱ分别喷覆或涂抹在石墨毡电极上，烘干，再将烘干后的阳极复合电极和阴极复合电极置于电容去离子装置对应的正极端和负极端，在直流电压条件下将全钒液流电池失效电解液循环泵入电容去离子装置，即得电解液Ⅰ。向电解液Ⅰ加入螯合剂，混合，即得再生电解液。本发明制备的再生电解液杂质含量低，稳定性和电化学性能良好。

技术领域

本发明属于钒电池电解液技术领域。具体涉及一种全钒液流电池失效电解液再生的方法。

背景技术

钒电池是一种新型绿色无污染的化学储能电池。钒电池与其他储能电池相比，具有运行寿命长、操作维护费用低、可靠性高、安全性强和易大规模化应用的特点。钒电池电解液作为钒电池的重要组成部分，是钒电池的储能活性物质，钒电池电解液的性能直接决定了钒电池的性能。而钒电池经过长期的运行后，电解液中杂质离子不断累积，导致电解液失效，不能继续利用。因此，研发失效电解液再生的方法对于钒电池产业化、规模化发展具有十分重要的意义。

目前，失效钒电池电解液再生的方法主要是将电解液稀释调pH后沉钒，得到五氧化二钒或硫酸氧钒等固体钒化合物，然后再将固体钒化合物溶解制备成电解液。该工艺过程繁琐复杂，钒损失率高，药剂成本高。

“一种消除全钒液流电池电解液杂质影响的方法”(CN 106997958A)专利技术，采用向电解液中加入络合剂的方法，消除电解液中杂质影响。该方法选用的络合剂为三聚磷酸钠、三乙醇胺、二胺四乙酸二钠、二乙烯三胺五羧酸钠、葡萄糖酸钠或乙二胺四甲叉磷酸钠中的一种或几种。采用该方法虽能消除微量杂质离子的影响，但当电解液中杂质离子浓度较高时效果不理想，因此当电解液中杂质离子浓度较高时，则需要考虑进行初步除杂。

综上所述，目前全钒液流电池失效电解液再生的方法，一般采用稀释调pH沉钒以回收钒的方式，存在着工艺复杂、处理成本高、钒回收利用率达不到100％、产生废水废气污染环境等问题；而采用向电解液中加入络合剂的方法，则不适用于电解液中杂质离子含量较高的情况。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，目的在于提供一种工艺简单、环境友好、处理成本低和便于规模化应用的全钒液流电池失效电解液再生的方法；用该方法再生的电解液杂质离子含量低，具有良好的稳定性和电化学性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：

步骤一、按碳材料∶阴离子交换树脂∶粘结剂∶有机溶剂的质量比为1∶(0.1～1)∶(0.05～0.5)∶(2～10)，将所述碳材料、所述阴离子交换树脂、所述粘结剂和所述有机溶剂混合，搅拌2～6h，得到混合液Ⅰ；再将所述混合液Ⅰ均匀地喷覆或涂抹在石墨毡电极上，然后在40～75℃条件下烘干，制得阳极复合电极。

所述阴离子交换树脂为伯胺基阴离子交换树脂、仲胺基阴离子交换树脂和叔胺基阴离子交换树脂中的一种以上，所述阴离子交换树脂的粒度小于74μm占60～85wt％。

步骤二、按碳材料∶阳离子交换树脂∶粘结剂∶有机溶剂的质量比为1∶(1～5)∶(0.05～0.5)∶(2～10)，将所述碳材料、所述阳离子交换树脂、所述粘结剂和所述有机溶剂混合，搅拌2～6h，得到混合液Ⅱ；再将混合液Ⅱ均匀地喷覆或涂抹在石墨毡电极上，然后在40～75℃条件下烘干，制得阴极复合电极。

所述阳离子交换树脂为磺酸基阳离子交换树脂、羧基阳离子交换树脂、硫脲基阳离子交换树脂和亚胺二乙酸基阳离子交换树脂中的一种以上；所述阳离子交换树脂的粒度小于74μm占60～85wt％。