一種釩電池用電解液及其制備方法技術

本發明專利技術提供了一種釩電池用電解液及其制備方法。該電解液是將甲基磺酸加入電解得到的四價和三價釩離子電解液得到。本發明專利技術提出的電解液明顯提高了釩電池電極反應活性和充放電的能量效率。

Electrolyte for vanadium battery and preparation method thereof

The invention provides an electrolyte for a vanadium battery and a preparation method thereof. The electrolyte is obtained by electrolysis with methyl sulfonic acid tetravalent and trivalent vanadium electrolyte obtained. The electrolyte produced by the invention obviously improves the reaction activity of the vanadium battery electrode and the energy efficiency of charging and discharging.

【技術實現步驟摘要】
一種釩電池用電解液及其制備方法
本專利技術涉及液流電池領域，更具體的涉及穩定性好、高濃度氧化還原全釩液流電池的電解液及其制備方法。
技術介紹
全釩氧化還原液流電池通過不同價態的釩離子之間的相互轉化實現電能的儲存與釋放，是化學電源中唯一使用同種元素組成的電池體系，它的優勢在于避免了正、負半電池之間不同類活性物質相互滲透所產生的交叉污染，且不同價態釩離子作為電池正、負極活性物質，并分開儲存正負極電解液，消除了電池儲存過程中自放電，適用于規模化二次儲能。更具體地說，全釩液流電池中包括隔膜分開的正負兩極，電極由活性物質和集流體構成；正極電解液由V4+/V5+離子硫酸溶液組成，負極電解液由V2+/V+3離子硫酸溶液組成。電池充電后，正極物質為V5+離子溶液，負極為V2+離子溶液；放電后，正負兩極分別為V4+和V+3離子溶液，電池內部通過H+離子導電。釩液流電池的核心是電解液的濃度決定能量密度，高濃度的電解液能夠實現電池的高比能量，但是在實際使用中，高價態的釩物種會因濃度升高，溫度升高產生沉淀現象，使得釩電池電解液的濃度只能保持在1.8mol/L左右，其能量密度只能達25Wh/kg。高濃度電解液的穩定性以及優良的電化學性能是釩電池進入產業化階段急需解決的關鍵性問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種穩定性好、電化學性能好，新型的釩電池電解液及其制備方法。一種釩電池用電解液的制備方法，包括正極和負極電解液的制備，包括以下步驟：1)、制備釩電池正極電解液的母液：將五氧化二釩與硫酸的混合物置入兩室電解槽的陰極室，電解槽的陽極室加入硫酸電解，制得四價釩離子電解液，即為釩電池正極電解液母液；2)、制備釩電池負極電解液母液：將步驟1)的電解體系繼續電解，得到三價釩離子電解液的母液；或者將制得四價釩離子電解液分別置于釩電池的正負極兩室進行充電，充滿后，負極室得到三價釩離子電解液的母液；3)、將步驟1)與步驟2)得到的四價和三價電解液母液分別加入甲基磺酸，制備得到釩電池正極和負極電解液。所述的步驟1)中是將五氧化二釩與0.01-18.4mol/L的硫酸溶液的混合物置入兩室電解槽的陰極室；在電解槽的陽極室加入0.01-6.0mol/L的硫酸。得到的正極或者負極電解液中：釩離子濃度為0.1-6mol/L；硫酸的濃度為0.01-6mol/L，甲基磺酸的濃度在0.01-12mol/L。硫酸與甲基磺酸的摩爾比為：1∶0.01-1∶6。本專利技術的釩電池用電解液是由上述方法制備得到的。適用在本專利技術中的釩電解液是現有技術中常采用的V0SO4-H2SO4體系，可以采用常規濃度，例如VOSO4和V2(SO4)3可以在1.0-3.0mol/L之間，H2SO4可以在2-4mol/L之間。本專利技術創造性地向上述釩電解液中引入一類新的支持電解質甲基磺酸。可以將甲基磺酸配制成3mol/L作為優選的濃度，反應后體系中的釩濃度達到0.8-5.0M。該電解質可以顯著提高電解液的活性和可逆性。適用于本專利技術的電極可以是聚丙烯腈基石墨氈電極。本專利技術使用的甲基磺酸與硫酸的摩爾比優選在1-3∶1的范圍。本專利技術的優勢在于，選取的試劑(甲基磺酸)在充當支持電解質的同時，與釩形成的物種在電池充放電過程中穩定性和電化學活性得到提高，特別是對電解液電化學可逆有了較大提高，在充放電試驗中顯示出該電解液具有較高的放電電壓，較大的提高了釩電池的能量效率。具體實施方式一種釩電池用電解液的制備方法，包括正極和負極電解液的制備，包括以下步驟：1)、制備釩電池正極電解液的母液：將五氧化二釩與硫酸的混合物置入兩室電解槽的陰極室，電解槽的陽極室加入硫酸電解，制得四價釩離子電解液，即為釩電池正極電解液母液；2)、制備釩電池負極電解液母液：將步驟1)的電解體系繼續電解，得到三價釩離子電解液的母液；或者將制得四價釩離子電解液分別置于釩電池的正負極兩室進行充電，充滿后，負極室得到三價釩離子電解液的母液；3)、將步驟1)與步驟2)得到的四價和三價電解液母液分別加入甲基磺酸，制備得到釩電池正極和負極電解液。所述的步驟1)中是將五氧化二釩與0.01-18.4mol/L的硫酸溶液的混合物置入兩室電解槽的陰極室；在電解槽的陽極室加入0.01-6.0mol/L的硫酸。得到的正極或者負極電解液中：釩離子濃度為0.1-6mol/L；硫酸的濃度為0.01-6mol/L，甲基磺酸的濃度在0.01-12mol/L。硫酸與甲基磺酸的摩爾比為：1∶0.01-1∶6。本專利技術的釩電池用電解液是由上述方法制備得到的。適用在本專利技術中的釩電解液是現有技術中常采用的VOSO4-H2SO4體系，可以采用常規濃度，例如VOSO4和V2(SO4)3可以在1.0-3.0mol/L之間，H2SO4可以在2-4mol/L之間。本專利技術創造性地向上述釩電解液中引入一類新的支持電解質甲基磺酸。可以將甲基磺酸配制成3mol/L作為優選的濃度，反應后體系中的釩濃度達到0.8-5.0M。該電解質可以顯著提高電解液的活性和可逆性。適用于本專利技術的電極可以是聚丙烯腈基石墨氈電極。本專利技術使用的甲基磺酸與硫酸的摩爾比優選在1-3∶1的范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種釩電池用電解液的制備方法，包括正極和負極電解液的制備，其特征在于：以下步驟：1)、制備釩電池正極電解液的母液：將五氧化二釩與硫酸的混合物置入兩室電解槽的陰極室，電解槽的陽極室加入硫酸電解，制得四價釩離子電解液，即為釩電池正極電解液母液；2)、制備釩電池負極電解液母液：將步驟1)的電解體系繼續電解，得到三價釩離子電解液的母液；或者將制得四價釩離子電解液分別置于釩電池的正負極兩室進行充電，充滿后，負極室得到三價釩離子電解液的母液；3)、將步驟1)與步驟2)得到的四價和三價電解液母液分別加入甲基磺酸，制備得到釩電池正極和負極電解液。

【技術特征摘要】
1.一種釩電池用電解液的制備方法，包括正極和負極電解液的制備，其特征在于：以下步驟：1)、制備釩電池正極電解液的母液：將五氧化二釩與硫酸的混合物置入兩室電解槽的陰極室，電解槽的陽極室加入硫酸電解，制得四價釩離子電解液，即為釩電池正極電解液母液；2)、制備釩電池負極電解液母液：將步驟1)的電解體系繼續電解，得到三價釩離子電解液的母液；或者將制得四價釩離子電解液分別置于釩電池的正負極兩室進行充電，充滿后，負極室得到三價釩離子電解液的母液；3)、將步驟1)與步驟2)得到的四價和三價電解液母液分別加入甲基磺酸，制備得到釩電池正極和負極電解液。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述的步驟1)中是將五氧化二釩與0.01-18.4...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李春花，
申請(專利權)人：青島祥智電子技術有限公司，
類型：發明
國別省市：山東,37