[发明专利]由含钒原料短流程制备全钒液流电池用钒电解液的方法和钒电解液

说明书

本申请提供一种由含钒原料短流程制备全钒液流电池用钒电解液的方法和钒电解液，涉及钒电池技术领域。该方法包括：将含钒原料和钠化焙烧药剂混合进行钠化焙烧，然后选择性浸出得到含钒浸出液；使用镁盐和/或铝盐对含钒浸出液进行第一次除杂，固液分离得到滤液和一次净化渣；调节滤液的pH进行第二次除杂脱除重金属，固液分离得到含钒净化液和二次过滤渣；将含钒净化液和铵盐混合，进行沉钒反应得到偏钒酸铵；对偏钒酸铵进行煅烧，得到高纯含钒氧化物纯品或多种氧化物的煅烧产物；将煅烧产物、纯水和浓硫酸混合，溶解反应后固液分离得到全钒液流电池用钒电解液。本申请提供的方法，工艺流程短，运行成本低，电解液价态可调。

技术领域

本申请涉及钒电池领域，尤其涉及一种由含钒原料短流程制备全钒液流电池用钒电解液的方法和钒电解液。

背景技术

随着可再生能源的发展应用，大规模高效率储能技术成为能源领域研究开发的热点。全钒液流储能系统因其具有无污染、长寿命、高能量效率和维护简单等优点，在太阳能、风能储存和并网，以及电网调峰、偏远地区供电系统、不间断电源等领域具有巨大的应用前景。

钒电解液作为活性物质的载体是全钒液流电池中最重要的组成部分之一，电解液的性能-浓度直接影响到电池的性能-能量密度，如何获得高性能的钒电解液成为各国研究者竞相研究的热点。钒电解液的制备方法一般包括化学合成法、电解法等。所用原料均为高纯五氧化二钒，为制备高纯五氧化二钒需首先对偏钒酸铵（AMV）进行“再溶-净化-沉钒-煅烧”。后续不论是化学合成法还是电解法均还需进行化学还原溶解或电解还原溶解，工艺流程复杂，生产成本高。为缩短工艺流程，降低运行成本，有研究针对含钒浸出液采用萃取工艺短流程制备钒电解液，但仍涉及到还原和氧化过程，而且所制备的电解液有机物含量高，钒浓度偏低，对钒液流电池的性能有很大影响。

目前钒电解液生产工艺流程复杂，生产成本高，亟待研发一种从含钒原料短流程制备合格钒电解液的技术。

发明内容

本申请的目的在于提供一种由含钒原料短流程制备全钒液流电池用钒电解液的方法和钒电解液，以解决上述问题。

为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：

一种由含钒原料短流程制备全钒液流电池用钒电解液的方法，包括：

将含钒原料和钠化焙烧药剂混合进行钠化焙烧，然后选择性浸出得到含钒浸出液；

使用镁盐和/或铝盐对所述含钒浸出液进行第一次除杂，固液分离得到滤液和一次净化渣；调节所述滤液的pH进行第二次除杂脱除重金属，固液分离得到含钒净化液和二次过滤渣；

将所述含钒净化液和铵盐混合，进行沉钒反应得到偏钒酸铵；对所述偏钒酸铵进行煅烧，得到高纯含钒氧化物纯品或多种氧化物的煅烧产物；

将包括煅烧产物、纯水和浓硫酸在内的原料混合，溶解反应后固液分离得到全钒液流电池用钒电解液。

优选地，所述钠化焙烧药剂包括碳酸钠、硫酸钠、氯化钠和氢氧化钠中的一种或多种；

所述钠化焙烧的温度为700-900℃，时间为1-4h；

优选地，所述选择性浸出的温度为60-90℃；所述选择性浸出使用水或碱溶液进行，液固比为（2-5）mL：1g ，体系pH为7-10。

优选地，所述镁盐包括氯化镁和/或硫酸镁，所述铝盐包括氯化铝和硫酸铝；

所述镁盐和/或所述铝盐的用量为理论用量的1.2倍；

所述第一除杂的温度为60-90℃，时间为0.5-2h。

优选地，所述第二除杂时，调节体系的pH为10-10.5，温度为60-90℃，时间为0.5-2h。

优选地，所述铵盐包括氯化铵、硫酸铵、碳酸铵和硝酸铵中的一种或多种；