[发明专利]全钒液流电池电解液的制备方法和设备

说明书

本发明涉及一种全钒液流电池电解液的制备方法和设备。本发明的全钒液流电池电解液的制备方法充分利用偏钒酸铵分解得到的V₂O₅和氨气，并且对偏钒酸铵的纯度要求较低，因此既节省了成本，又使得操作简便，并且可以方便地控制所得全钒液流电池电解液的价态。

技术领域

本发明属于液流电池的生产领域，具体地，涉及一种全钒液流电池电解液的制备方法和设备。

背景技术

液流电池技术有大规模储能的天然优势：储电量的大小与电解液体积成线性正比，充放电功率由电堆尺寸及数量决定，所以能按照需求，设计出从 KW到MW级别不同的充放电功率，可持续放电1小时到数天的不同储能体量的液流电池。电池反应温度为常温常压，电解液流动过程是自然的水基循环散热系统，安全性能极高，事故影响远低于其他大型储能方案。由于其稳定可靠的充放电循环，理论充放电次数没有上限。

全钒液流电池因其具有无污染、长寿命、稳定性高的能量转换效率和维护简单等优点，在太阳能、风能储存，以及电网调峰、偏远地区供电系统、不间断电源等领域展示出巨大的应用前景。与传统的电池相比，全钒液流电池的正极和负极都是钒离子反应，消除了交叉感染和容量损失。

目前的全钒液流电池中，电解液的制备通常以高价的钒的氧化物例如 V₂O₅作为起始原料，通常是在稀释过的酸性溶液中，加入还原剂或是低价的钒的氧化物，使高价的钒离子最终逐步还原为平衡态的电解液。

引用文献1公开了一种钒电池电解液的制备方法，其包括以下步骤：通过将V₂O₅与去离子水混合得到浆体，向浆体中加入支持电解质以得到活化浆体，然后向活化浆体中加入还原剂从而得到电解液粗液；将电解液粗液进行电解直至价态为3.5。

引用文献2公开了一种钒电池电解液的生产工艺，其包括以下步骤：将五氧化二钒加入到硫酸溶液中得到悬浮浆液；(2)往悬浮浆液中通入液态SO₂，得到VOSO₄和V₂(SO₄)₃的混合溶液；(3)将VOSO₄和V₂(SO₄)₃的混合溶液分成两份，分别加入到隔膜电解槽的阳极区和阴极区，在阳极区得到钒电池正极电解液，在阴极区得到钒电池的负极电解液。

引用文献3公开了一种生产3.5价高纯钒电解液的方法，其采用流化床气相水解将高纯度的三氯氧钒水解为五氧化二钒，在还原硫化床中将五氧化二钒精确控制还原为钒平均价态为3.5的低价钒氧化物，在外加微波场下配加水和硫酸溶液低温溶解得到3.5价高纯钒电解液。

引用文献1和2中，先制得电解液粗液，然后再进行电解以制得最终电解液，引用文献3中需要外加微波场，这些制备过程不能说是简便的。并且，使用三氯氧钒或五氧化二钒作为原料，成本较高。

为了降低成本，引用文献4中使用由钒厂生产的合格钒液为原料，采用除杂-沉钒-还原-萃取-除油五个步骤进行钒电解液的制备。引用文献4中确实降低了原料成本，但是需要使用非常多的试剂，不但会导致总体成本上升，而且导致制备过程过于繁琐。