[发明专利]一种含硝基咪唑类添加剂的全钒液流电池电解液及应用

说明书

本发明公开了一种含硝基咪唑类添加剂的全钒液流电池电解液及应用，属于全钒液流电池储能技术领域。所述含硝基添加剂为甲硝羟乙唑、1‑(3‑氯‑2‑羟丙基)‑2‑甲基‑5‑硝基咪唑、二甲硝咪唑，甲硝咪乙酰胺中的一种或二种以上：所述添加剂的浓度为0.01g/L～5g/L。本发明使用的添加剂中同时含有硝基和咪唑，不仅能够抑制电池在高温条件下运行时产生的容量衰减，提高电池性能，同时还能提高钒离子的溶解度，提高电池能量密度。本发明工艺操作简单、节能环保、成本低、同时能够实现电解液在电池中的稳定运行。

技术领域

本发明属于全钒液流电池储能技术领域，特别涉及一种含硝基咪唑类添加剂的全钒液流电池电解液及应用。

背景技术

随着全世界范围内化石能源的不断枯竭以及人们环境保护意识的不断增强，可再生能源发电技术越来越受到人们的青睐。可再生能源主要包括风能、太阳能、生物质能、海洋能等。而这些可再生能源具有明显的不连续、不稳定性。为了平滑和稳定可再生能源的发电输出，必须发展高效储能技术。全钒液流电池(VFB)由于具有系统容量和功率相互独立可调、响应迅速，安全可靠，环境友好，循环寿命长、易维护和再生等突出优势而成为可再生能源发电，电网削峰填谷，应急及备用电站等规模化储能中最有发展前景的技术之一。

电解液是全钒液流电池的重要组成部分，它的浓度和体积直接决定了电池的能量密度和容量。电解液体系中钒离子的使用浓度一般不高于2M，能量密度低，当浓度进一步升高后，由于电池运行过程中的钒离子互串，很容易出现一侧钒离子浓度增加，导致钒离子析出，进而使电池的稳定性下降；其次，当电池温度升高后，正极电解液中的五价钒会析出成五氧化二钒固体，导致电池容量衰减，同时析出固体会堵塞电池，导致电池无法继续运行。因此，要提高能量密度，必须提高高浓度电解液的稳定性，同时，高温下电解液(尤其是高浓度五价钒离子)的稳定性调控将对电池稳定可靠运行起决定性作用，也一直是众多研究者关注的重点。

发明内容

本发明目的在于解决上述问题，提供了一种含硝基咪唑类添加剂的全钒液流电池电解液，以达到全钒液流电池高效稳定运行的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种全钒液流电池正负极电解液，正负极电解液相同，所述全钒液流电池电解液中含有具有硝基和咪唑的添加剂，所述添加剂包括甲硝羟乙唑、1-(3-氯-2-羟丙基)-2-甲基-5-硝基咪唑、二甲硝咪唑，甲硝咪乙酰胺中的一种、二种或二种以上；所添加剂添加于电解液中，添加剂在电解液中的浓度为0.01g/L～5g/L。

进一步地，所述添加剂在电解液中的优选浓度为0.1g/L～2g/L。

进一步地，所述添加剂优选为1-(3-氯-2-羟丙基)-2-甲基-5-硝基咪唑。

进一步地，所述电解液为含有钒离子、钒氧根中的一种或两种和硫酸根的水溶液，电解液的水溶液中钒元素的浓度为0.5～5mol/L，硫酸根(含SO₄^2-和HSO₄^-)的浓度为1～6mol/L。

进一步地，所述电解液的水溶液中钒元素的优选浓度为1～4mol/L，更优选2-4mol/L，硫酸根的优选浓度为2～4mol/L。

一种上述电解液作为电池电解液在全钒液流电池中的应用。

进一步地，应用于在全钒液流电池中的正极和负极电解液。

本发明使用的添加剂中同时含有硝基和咪唑，不仅能够抑制电池在高温条件下运行时产生的容量衰减，提高电池性能，同时还能提高钒离子的溶解度，提高电池能量密度。本发明工艺操作简单、节能环保、成本低、同时能够实现电解液在电池中的稳定运行。

本发明的有益结果为：

1)本发明使用的添加剂能够抑制电池在高温条件下运行时产生的容量衰减，提高电池性能。