[发明专利]一种提高钒电池低温稳定性的电解液外加剂及其制备方法

说明书

本发明涉及电解液外加剂技术领域，尤其涉及一种提高钒电池低温稳定性的电解液外加剂及其制备方法，该包括以下组分：月桂酸3‑5份、月桂基磺酸琥珀酸单酯二钠1‑2份、脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺基琥珀酸单酯二钠0.3‑0.5份、单月桂基磷酸酯5‑8份、奎宁酸1‑2份、季铵盐3‑5份、硫酸溶液10‑15份。本发明外加剂基团丰富性，可以提高空间位阻效应，减少沉淀的产生，提高电解液的稳定性，对于电解液流通性的提升有显著效果，在使用中可以增强电解液的作用时间，提高电池的持续使用效果。

技术领域

本发明涉及电解液外加剂技术领域，尤其涉及一种提高钒电池低温稳定性的电解液外加剂及其制备方法。

背景技术

全钒氧化还原液流电池，简称为钒电池（Vanadium Redox Battery，缩写为VRB），是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。利用钒离子在不同氧化态下的不同化学势能保存能量。具有充放电效率高、容量可以随着贮液罐的增加而提高、电解液可以循环使用等优点。具体来说，钒电池的特点系统使用寿命长。钒电池使用寿命10年以上。系统效率高。钒电池系统的循环效率可达65-80%。支持频繁充放电。钒电池支持频繁的大电流充放电，在不降低电池容量的情况下，可实现每天数百次的充放电。它支持过充和过放电。钒电池系统支持深度充电和放电（DOD 80%）。

但是，钒电池的缺陷也很明显。首先，钒电池在常温或高于45℃的正溶液中容易析出五氧化二钒。这些沉淀物堵塞了流道，覆盖了碳毡纤维，降低了烟囱的性能，直到烟囱被废弃。电解液的温度在烟囱的长期运行中很容易超过45摄氏度。其次，石墨板应该被正液腐蚀。如果用户操作正常，石墨板可以使用两年。如果用户操作不当，一次充电可以使石墨板完全腐蚀，堆栈只能报废。正常使用时，由专业人员每两个月进行一次保养，费用昂贵，费工费力。而且，钒电池成本太高。以5000瓦电池为例，电解液（1立方米，1.8molL）为17万，控制系统为10万，隔膜为7万，板框为4万，石墨板为1.5万，泵为7000，碳毡为4000，共计40.6万。这只是主要材料成本，不包括在次要材料成本和人工成本中。因此，5000瓦钒电池的成本超过40万，是同规格铅酸电池的几倍。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种提高钒电池低温稳定性的电解液外加剂及其制备方法，以提高电极对电解液的适应，增加钒电池的稳定性，具体技术方案为：

一种提高钒电池低温稳定性的电解液外加剂，包括以下组分：月桂酸3-5份、月桂基磺酸琥珀酸单酯二钠1-2份、脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺基琥珀酸单酯二钠0.3-0.5份、单月桂基磷酸酯5-8份、奎宁酸1-2份、季铵盐3-5份、硫酸溶液10-15份。

优选的，所述的提高钒电池低温稳定性的电解液外加剂，包括以下组分：

月桂酸4份、月桂基磺酸琥珀酸单酯二钠1份、脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺基琥珀酸单酯二钠0.4份、单月桂基磷酸酯7份、奎宁酸1份、季铵盐5份、硫酸溶液15份。

进一步的，所述硫酸溶液的浓度为0.1-0.3mol/L。

本发明所述的提高钒电池低温稳定性的电解液外加剂，制备方法如下：

（1）将10份己酰胺、1份醋酸钾加入80-90份N，N-二甲基甲酰胺，在30-35℃下搅拌10-15min，得到混合溶液；在氮气保护下，保持反应容器温度为28-31℃，将40-50份环氧氯丙烷分3-5次加入混合溶液中，每次加入环氧氯丙烷后，搅拌1-2min再加入，反应2-4h，加入20-30份N，N-二甲基甲酰胺，搅拌20-30min，继续反应5-8h；将温度升至40-45℃，把压强降低至0.01-0.03个标准大气压，除去N，N-二甲基甲酰胺，得到中间产物；