一種全釩液流電池容量恢復方法技術

本發明專利技術涉及一種全釩液流電池容量恢復方法，特別是為了解決全釩液流電池長期運行時因正極五價釩的累積而使電池容量衰減的問題。本方法可以在電池充放電任意過程中，向正極電解液中添加適量硫酸亞鐵銨，目的是用硫酸亞鐵銨與正極電解液中的五價釩離子發生反應，將五價釩離子還原為四價釩離子，恢復電池容量。本發明專利技術通過在正極電解液中添加適量的硫酸亞鐵銨作為還原劑，解決電池長期運行時五價釩的累積問題，以最終解決容量衰減的問題，實現電池的長期穩定運行和電解液的高效利用。本發明專利技術工藝簡單，操作簡便，原料簡單易得，成本低，且效果顯著。

Capacity recovery method of full vanadium liquid flow battery

The invention relates to a vanadium redox flow battery capacity recovery method, especially to solve the VRB long-term operation due to the accumulation of positive pentavalent vanadium battery capacity attenuation problem. This method can be used in any battery charge and discharge process, adding ferrous ammonium sulfate to the cathode electrolyte, was designed with a pentavalent vanadium ion ferrous ammonium sulfate electrolyte and cathode in the reaction, the reduction of pentavalent vanadium ion as tetravalent vanadium ions, the battery capacity recovery. The present invention by adding ammonium ferrous sulfate amount in the cathode electrolyte as a reducing agent, to solve the problem of long-term operation of cumulative pentavalent vanadium battery, to eventually solve the problem of capacity fading, efficient utilization for a long-term stable operation of the battery and an electrolyte. The invention has the advantages of simple process, simple operation, simple raw material, easy access, low cost and obvious effect.

【技術實現步驟摘要】
一種全釩液流電池容量恢復方法
本專利技術涉及全釩液流電池容量恢復方法應用領域。
技術介紹
全釩液流電池是一種新型的儲能系統，與傳統的儲能方式相比，具有充放電響應速度快、充電容量大且可調節、電池效率高、電池結構簡單等特點，在能源存儲方面尤其是再生能源的固定存儲具有突出的優勢。全釩液流電池的正負極電解質溶液中分別含有V(Ⅴ)/V(Ⅳ)、V(Ⅲ)/V(Ⅱ)釩化合物的溶液，它不僅是能量存儲的活性物質，更是全釩液流電池儲能及能量轉化的核心。全釩液流電池在充放電過程中發生如下反應：正極:VO2++H2O→VO2++2H++e負極:V3++e→V2+由于釩離子的互串及副反應的不斷發生，電池長期運行后，正極電解液中的釩離子可能主要為VO2+，負極電解液中的釩離子主要為V3+，導致正負極電解液中有效釩離子量的失衡，電解液無法正常被利用。因此，解決這個問題，對液流電池的容量保持及系統壽命有著重要意義。
技術實現思路
為了解決上述問題，本專利技術的目的在于提供一種全釩液流電池正極電解質溶液的容量恢復方法，解決容量衰減的問題，實現電池的長期運行和電解液的高效利用。為實現上述目的，采用的具體技術方案如下：于放電后或放電過程中的全釩液流電池正極電解液中添加硫酸亞鐵銨，硫酸亞鐵銨作為還原劑與正極電解液中的五價釩離子發生反應，使五價釩離子還原為四價釩離子，恢復電池容量；主要反應式如下：VO2++e→VO2+。放電后或放電過程中的正極電解液中五價釩的濃度為0.1-2mol/L，硫酸濃度為1-5mol/L。正極電解液中加入硫酸亞鐵銨的濃度為0.005mol/L-1mol/L；優選于0.01mol/L-0.9mol/L；更優選于0.05mol/L-0.7mol/L；最優選于0.2mol/L-0.4mol/L。還原劑可以在電池正常充放電過程和/或電池停止運行后加入正極電解液中。本專利技術的有益效果：本專利技術通過在電池充放電任意過程中，向正極電解液中添加適量硫酸亞鐵銨，目的是用硫酸亞鐵銨與正極電解液中的五價釩離子發生反應，將五價釩離子還原為四價釩離子，恢復電池容量。本專利技術通過在正極電解液中添加適量的硫酸亞鐵銨作為還原劑，解決電池長期運行時五價釩的累積問題，以最終解決容量衰減的問題，實現電池的長期穩定運行和電解液的高效利用。本專利技術工藝簡單，操作過程在常溫常壓下進行，操作簡便，無需輔助設備。使用的還原劑，安全、無污染，且原料易得，價格便宜，成本低還原劑使用量少，不會對電池性能產生影響，適合工業化生產和控制。附圖說明圖1實施例1無添加劑與添加還原劑之后充放電曲線對比圖；圖2實施例1無添加劑與添加還原劑之后電池效率對比圖。具體實施方式以下的實施例是對本專利技術的進一步說明，不是限定本專利技術的范圍，以下實施例通過硫酸亞鐵銨的加入量的不同來考察其對電池容量的影響。實施例1電池經長期使用放電結束后，電池容量衰減50％以上，電池庫侖效率為94.5％，電壓效率為87.2％，能量效率為82.3％的電池正極電解液為原料，其中正極電解液中的五價釩離子為0.9mol/L，四價釩離子為0.7mol/L，硫酸濃度為3mol/L，電解液體積為100mL；其中負極電解液中的二價釩離子為0.04mol/L，三價釩離子為1.56mol/L，硫酸濃度為3mol/L，電解液體積為100mL。在電解液流動過程中，向正極儲罐添加2.5克硫酸亞鐵銨，硫酸亞鐵銨濃度為0.06mol/L，恢復電池充放電測試，電池容量恢復至初始容量的63％，庫侖效率為94.3％，電壓效率為87.5％，能量效率為82.5％。實施例2電池經長期使用放電結束后，電池容量衰減50％以上，電池庫侖效率為94.5％，電壓效率為87.2％，能量效率為82.3％的電池正極電解液為原料，其中正極電解液中的五價釩離子為0.9mol/L，四價釩離子為0.7mol/L，硫酸濃度為3mol/L，電解液體積為100mL；其中負極電解液中的二價釩離子為0.04mol/L，三價釩離子為1.56mol/L，硫酸濃度為3mol/L，電解液體積為100mL。在電解液流動過程中，向正極儲罐添加7.5克硫酸亞鐵銨，硫酸亞鐵銨濃度為0.2mol/L，恢復電池充放電測試，電池容量恢復至初始容量的76％，庫侖效率為94.6％，電壓效率為87.2％，能量效率為82.5％。實施例3電池經長期使用放電結束后，電池容量衰減50％以上，電池庫侖效率為94.5％，電壓效率為87.2％，能量效率為82.3％的電池正極電解液為原料，其中正極電解液中的五價釩離子為0.9mol/L，四價釩離子為0.7mol/L，硫酸濃度為3mol/L，電解液體積為100mL；其中負極電解液中的二價釩離子為0.04mol/L，三價釩離子為1.56mol/L，硫酸濃度為3mol/L，電解液體積為100mL。在電解液流動過程中，向正極儲罐添加10克硫酸亞鐵銨，硫酸亞鐵銨濃度為0.26mol/L，恢復電池充放電測試，電池容量恢復至初始容量的80.7％，庫侖效率為94.7％，電壓效率為87％，能量效率為82.4％。實施例4電池經長期使用放電結束后，電池容量衰減50％以上，電池庫侖效率為94.5％，電壓效率為87.2％，能量效率為82.3％的電池正極電解液為原料，其中正極電解液中的五價釩離子為0.9mol/L，四價釩離子為0.7mol/L，硫酸濃度為3mol/L，電解液體積為100mL；其中負極電解液中的二價釩離子為0.04mol/L，三價釩離子為1.56mol/L，硫酸濃度為3mol/L，電解液體積為100mL。在電解液流動過程中，向正極儲罐添加12.5克硫酸亞鐵銨，硫酸亞鐵銨濃度為0.32mol/L，恢復電池充放電測試，電池容量恢復至初始容量的83％，庫侖效率為94.9％，電壓效率為86.7％，能量效率為82.3％。實施例5電池經長期使用放電結束后，電池容量衰減50％以上，電池庫侖效率為94.5％，電壓效率為87.2％，能量效率為82.3％的電池正極電解液為原料，其中正極電解液中的五價釩離子為0.9mol/L，四價釩離子為0.7mol/L，硫酸濃度為3mol/L，電解液體積為100mL；其中負極電解液中的二價釩離子為0.04mol/L，三價釩離子為1.56mol/L，硫酸濃度為3mol/L，電解液體積為100mL。在電解液流動過程中，向正極儲罐添加15克硫酸亞鐵銨，硫酸亞鐵銨濃度為0.38mol/L，恢復電池充放電測試，電池容量恢復至初始容量的83.5％，庫侖效率為95.4％，電壓效率為86.2％，能量效率為82.2％。實施例6電池經長期使用放電結束后，電池容量衰減50％以上，電池庫侖效率為94.5％，電壓效率為87.2％，能量效率為82.3％的電池正極電解液為原料，其中正極電解液中的五價釩離子為0.9mol/L，四價釩離子為0.7mol/L，硫酸濃度為3mol/L，電解液體積為100mL；其中負極電解液中的二價釩離子為0.04mol/L，三價釩離子為1.56mol/L，硫酸濃度為3mol/L，電解液體積為100mL。在電解液流動過程中，向正極儲罐添加20克硫酸亞鐵銨，硫酸亞鐵銨濃度為0.51mol/L，恢復電池充放電測試，電池容量恢復至初始容量的84.2％，庫侖效率為95.8％，電壓效率為85.3％，能量效率本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種全釩液流電池容量恢復方法，其特征在于：于放電后或放電過程中的全釩液流電池正極電解液中添加硫酸亞鐵銨，硫酸亞鐵銨作為還原劑與正極電解液中的五價釩離子發生反應，使五價釩離子還原為四價釩離子，恢復電池容量；主要反應式如下：VO

【技術特征摘要】
1.一種全釩液流電池容量恢復方法，其特征在于：于放電后或放電過程中的全釩液流電池正極電解液中添加硫酸亞鐵銨，硫酸亞鐵銨作為還原劑與正極電解液中的五價釩離子發生反應，使五價釩離子還原為四價釩離子，恢復電池容量；主要反應式如下：VO2++e→VO2+。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：放電后或放電過程中的正極電解液中五價釩的濃度為0.1-2mol/L，硫酸濃度為1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：史丁秦，張華民，李先鋒，孫佳偉，
申請(專利權)人：中國科學院大連化學物理研究所，
類型：發明
國別省市：遼寧,21