專利名稱：一種釩電池正極電解液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池組，特別是一種全釩液流電池的正極電解液的制備方法。
背景技術(shù)：
澳大利亞新南威爾士大學(xué)(UNSW)化學(xué)工程和工業(yè)化學(xué)學(xué)院的從1985年開(kāi)始發(fā)表對(duì)釩電池的研究成果，主要是采用硫酸氧釩作為電池的活性物質(zhì).釩電池被認(rèn)為是比鉛電池更具有競(jìng)爭(zhēng)力的化學(xué)電源，有巨大的市場(chǎng)潛力?，F(xiàn)有的合成硫酸氧釩的技術(shù)路線是V2O5 —硫酸加熱溶解一冷卻稀釋一加還原劑(草酸，亞硫酸等)還原一蒸發(fā)結(jié)晶一脫水一VOSO4 —溶于2 M的硫酸溶液中。在上述合成路線中，V2O5在硫酸溶液中溶解度很小，需要加熱一段時(shí)間才能溶解(但溶解度仍然比較小)，同時(shí)，由于使用過(guò)量硫酸溶解V205,導(dǎo)致生成物中殘留較多游離酸，溶液中H+濃度達(dá)2 mol/L，不利于蒸發(fā)結(jié)晶；并且， 由于使用還原劑，引入的雜質(zhì)不易除去，如以草酸做還原劑，過(guò)量的草酸不易除去，以亞硫酸作還原劑，亞硫酸不穩(wěn)定，容易在反應(yīng)過(guò)程中溢出大量的SO2污染環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種全釩液流電池正極電解液的制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中全釩液流電池電解液制備方面的不足，且成本較低，可以大規(guī)模的應(yīng)用于全釩液流電池正極電解液的制備。本發(fā)明的技術(shù)方案是全釩液流電池正極電解液其硫酸氧釩的制備方法，包括
(a)在I:1的硫酸溶液中加入V2O5和還原劑碳制成衆(zhòng)糊物；
(b)所制備的漿糊物經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度在80-600°C，得到固體物質(zhì)；
(c)過(guò)濾蒸發(fā)，制備硫酸氧釩晶體；
Cd)加入2 mol/L的硫酸溶液，得到可用于全釩液流電池的正極釩電解液。上述步驟(a)中，硫酸是由比重為1.84 g/mL的濃硫酸稀釋而成的1:1的稀硫酸。上述步驟(a)中的碳=V2O5 :硫酸的質(zhì)量比為12 :200 :182 ;12:400 :182 ;12:600:182 ; 12:1000:182 ；24 :200 :182 ；24:400 :182 ；24 :600:182 ；24:1000:182 ；36 200 :182 ；36:400 :182 ；36 :600:182 ；36:1000:182 中的一種。本發(fā)明的主要反應(yīng)方程式V205 + H2SO4 + C= VOSO4 + CO2 +CO 現(xiàn)有技術(shù)的主要反應(yīng)方程式v205 + H2SO4 = (VO2) 2S04 + H2O
以草酸作還原劑
(VO2) SO4 + H2C2O4 + H2SO4 = 2V0S04 + 2C02 + 2H20 以亞硫酸作還原劑
(VO2) SO4 + H2SO3 = 2V0S04 + H2O本發(fā)明與現(xiàn)有工藝相比，將V2O5,碳和濃硫酸攪拌在一起，做成漿糊物質(zhì)，在此制備過(guò)程中，省略了 V2O5在濃硫酸中的溶解過(guò)程，省略了冷卻稀釋步驟，直接加入還原劑碳，進(jìn)行燒結(jié)，可大大減少生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)率；由于原技術(shù)路線中使用草酸，亞硫酸或其他還原齊U，過(guò)量的還原劑引入的雜質(zhì)難以除去，而新的合成路線中，使用碳作為還原劑，過(guò)量的碳因?yàn)椴蝗苡谒土蛩峥梢院芸斓倪M(jìn)行分離，且生成物中流離酸含量低，H+濃度約O. Imol/L蒸發(fā)結(jié)晶過(guò)程變得簡(jiǎn)單，不需要在真空條件和較高溫度下進(jìn)行，因此能降低能耗，節(jié)約設(shè)備投入。
本發(fā)明的制備方法省略了加熱溶解，冷卻稀釋等步驟，反應(yīng)條件溫和，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。


圖I是本發(fā)明所制備電解液體稀釋不同濃度時(shí)的紫外圖譜；
圖2是本發(fā)明所制備的電解液組裝成電池的充放電 其中圖I :通過(guò)紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，VOSO4釩吸收峰為764 nm, UV-Vis 光譜圖中可以看出(只有四價(jià)釩的吸收峰),最終固體的釩氧化物全部溶解并生成了 VOSO4溶液。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具體實(shí)施方式
是全釩液流電池電解液的制備方法，包括a、在I :1的硫酸溶液中加入V2O55和C ;b、高溫?zé)Y(jié)，C過(guò)濾蒸發(fā)，得到硫酸氧釩晶體，d、所得晶體加入2 mol/L的硫酸溶液，得到可用于全釩電池的正極釩電解液。步驟a中，硫酸為比重I. 84的濃硫酸稀釋成I 1的稀硫酸；原料C，V2O5和H2SO4的質(zhì)量比為12 :200 :182 ； 12:400 182 ; 12:600:182 ; 12:1000:182 ；24 :200 :182 ；24:400 :182 ；24 :600:182 ；24:1000:182 ；36 :200 :182 ；36:400 :182 ；36 :600:182 ;36:1000:182 中的一種，其中硫酸為比重 I. 84 g/mL的濃硫酸，C的純度大于等于99 % ;V205純度大于等于98 % ；通過(guò)步驟a和步驟b所得的釩電池電解液充滿電后可以直接使用。下面通過(guò)實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
實(shí)施例I
取純度99 % C 1.2 g，純度98 %的^05 18.2 g，比重為I. 84g/mL的濃硫酸40 g,用蒸餾水按I :1的比例將硫酸稀釋，加入V2O5再逐步加入C，同時(shí)攪拌，冷卻后過(guò)濾，并將溶液蒸發(fā)，加入2 mol/L的硫酸溶液，得到可用以釩電池的正極釩電解液。將制備的電解液放入電解池中進(jìn)行充放電實(shí)驗(yàn)充電平臺(tái)為1.7 V，放電平臺(tái)為1.4 V。實(shí)施例2
取純度99 % C 24 g，純度98 %的V2O5 364 g,比重為I. 84g/mL的濃硫酸800 g,用蒸餾水按I :1的比例將硫酸稀釋，加入V2O5再逐步加入C，同時(shí)攪拌，冷卻后過(guò)濾，并將溶液蒸發(fā)，加入2 mol/L的硫酸溶液，得到可用以釩電池的正極釩電解液。將制備的電解液放入電解池中進(jìn)行充放電實(shí)驗(yàn)充電平臺(tái)為1.7 V，放電平臺(tái)為1.4 V。實(shí)施例3
取純度99 % C 240 g，純度98 %的V2O5 3700 g,比重為I. 84g/mL的濃硫酸8000g,用蒸餾水按I :1的比例將硫酸稀釋，加入V2O5再逐步加入C，同時(shí)攪拌，冷卻后過(guò)濾，并將溶液蒸發(fā)，加入2 mol/L的硫酸溶液，得到可用以釩電池的正極釩電解液。將制備的電解液放入電解池中進(jìn)行充放電實(shí)驗(yàn) 充電平臺(tái)為1.7 V，放電平臺(tái)為1.4 V。
權(quán)利要求
1.一種釩電池正極電解液的制備方法，其特征在于它包括 (a)在I:1的硫酸溶液中加入V2O5和還原劑碳制成衆(zhòng)糊物； (b)所制備的漿糊物經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度在80-600°C，得到固體物質(zhì)； (c)過(guò)濾蒸發(fā)，制備硫酸氧釩晶體； Cd)加入2 mol/L的硫酸溶液，得到用于全釩液流電池的正極釩電解液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電解液的制備方法，其特征在于步驟(a)中，硫酸是由比重為1.84 g/mL的濃硫酸稀釋而成的1:1的稀硫酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電解液的制備方法，其特征在于步驟(a)中的碳V2O5 :硫酸的質(zhì)量比為12 :200 :182 ； 12:400 :182 ; 12:600:182 ;12:1000:182 ；24 :200 .182 ；24:400 :182 ；24 :600:182 ；24:1000:182 ；36 :200 :182 ；36:400 :182 ；36 :600:182 ；.36:1000:182這些比例范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種釩電池正極電解液的制備方法，涉及電池組,該方法主要包括:(a)在11的硫酸溶液中加入V2O5和還原劑碳制成漿糊物；(b)所制備的漿糊物經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度在80-600℃，得到固體物質(zhì)；(c)過(guò)濾蒸發(fā)，制備硫酸氧釩晶體；(d)加入2mol/L的硫酸溶液，得到用于全釩液流電池的正極釩電解液。本發(fā)明使用碳為還原劑，相比其他有機(jī)還原劑，大大的降低了還原劑的成本，從而降低了釩電池電解液的制備成本，避免了原材料的浪費(fèi),有益于規(guī)模化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01M8/18GK102969521SQ20121052457
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者吳雄偉, 鄧敏, 向小絹, 呂善光, 蕭榮滔 申請(qǐng)人:貴州省岑鞏縣銀峰礦業(yè)有限公司