CN103441295A - 一种钒电池电解液配制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钒电池电解液配制方法，该方法包括以下步骤：将五氧化二钒在还原剂硫化氢气流中加热至300℃-650℃，进行还原反应；将反应产物溶于硫酸溶液，通入还原剂硫化氢气体搅拌，过滤溶液中的固体杂质，得到硫酸氧钒溶液；对硫酸氧钒溶液进行蒸发结晶，用得到的晶体和分析纯的浓硫酸溶液配制钒电池电解液。

Description

一种钒电池电解液配制方法
技术领域
本发明属于电池制造技术领域，具体涉及一种钒电池电解液的配制方法。
背景技术
钒电池全称为全钒氧化还原液流电池(Vanadium Redox Battery，缩写为VRB)，是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。钒电池具有特殊的电池结构，可深度大电流密度放电；充电迅速；比能量高；价格低廉；应用领域十分广阔：如可作为大厦、机场、程控交换站备用电源；为潜艇、电动汽车提供电力以及用于电网调峰等。钒电池电堆和电解液的储罐分开，从根本上克服了传统电池的自放电现象。功率只取决于电堆大小，容量只取决于电解液储量和浓度，设计非常灵活；当功率一定时，要增加储能容量，只需要增大电解液储罐容积或提高电解液体积或浓度即可，而不需改变电堆大小；可通过更换或添加充电状态的电解液实现“瞬间充电”的目的。钒电池充、放电性能好，可以进行大功率的充电和放电，可充放电次数极大，理论上寿命是无数次。
现有的钒电池电解液制备方法为五氧化二钒加到硫酸溶液中，加热溶解，冷却稀释加入还原剂还原，反应完全后，得到硫酸氧钒溶液，加热蒸发干燥，得到蓝色硫酸氧钒粉末，将硫酸氧钒溶于一定浓度的硫酸溶液中，制得钒电池电解液；常用的还原剂为草酸 乙酸 亚硫酸亚硫酸钠 二氧化硫等，这种技术方案存在以下问题：反应速度慢，比如还原剂为草酸 二氧化硫时，反应速度慢；容易引入杂质，比如还原剂为亚硫酸钠时，会引入钠离子；工艺复杂，容易污染环境，不利于钒电池的生产制造，
发明内容
为了解决上述问题中的一个或多个，本发明提供一种制备钒电池电解液的方法，和现有技术相比，具有反应速度快，成本低，纯度高，适合工业生产。
本发明的技术方案是：
1)将五氧化二钒在还原剂硫化氢气体中加热至300℃-650℃，进行还原反应，将五氧化二钒还原成四氧化二钒。
2)将反应得到的产物加入到硫酸溶液中溶解，将溶液加热至70℃-100℃，向溶液中通入还原剂硫化氢气体搅拌，使未反应的五氧化二钒得以完全反应，得到硫酸氧钒溶液。
3)过滤得到的硫酸氧钒溶液去除固体杂质，将硫酸氧钒溶液蒸发结晶得到硫酸氧钒晶体。
4)将硫酸氧钒晶体溶于蒸馏水，用分析纯的浓硫酸调节硫酸氧钒溶液中硫酸的浓度，使其适合钒电池电解液浓度要求，制得钒电池电解液。
本发明的有益效果是：反应温度高，反应速度快，能够提高生产效率；硫化氢气体的溶解度小，不会引入其他杂质，可以制得高纯度硫酸氧钒溶液，高纯度电解液能提高钒电池的性能；简化了生产步骤，提高生产效率。
具体实施方式
一种钒电池电解液配制方法，将五氧化二钒加入还原反应器里，向此反应器里通入过量的硫化氢气体作为还原剂，在硫化氢气流中将五氧化二钒加热至300℃-650℃进行还原反应，加热还原反应时间可以为60min－180min，将反应产物加入到浓硫酸与水的体积比为1∶1～5的硫酸溶液中，保持温度70-100℃，并通入还原剂硫化氢气体，得到蓝色硫酸氧钒溶液，过滤硫酸氧钒溶液去除固体杂质，将得到的硫酸氧钒溶液置入结晶罐进行结晶，得到硫酸氧钒晶体，将硫酸氧钒晶体溶于蒸馏水，用分析纯的浓硫酸调节硫酸氧钒溶液中硫酸的浓度1-3mol／L，制得钒电池电解液。
为了更好的说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例一
一种钒电池电解液配制方法，将550g纯度98％的五氧化二钒置入还原反应器，向反应器中持续通入硫化氢气体，在硫化氢气流中将五氧化二钒加热到550℃进行还原反应，加热还原反应时间为60min，持续通入硫化氢气的质量为45g，还原反应结束后，将反应产物加入到浓硫酸与水的体积比为1：1的硫酸溶液中，加热溶液温度至85℃，并向溶液中通入硫化氢气体还原剂搅拌，得到蓝色硫酸氧钒溶液；过滤硫酸氧钒溶液去除固体杂质，将得到的硫酸氧钒溶液置入结晶罐进行结晶，得到硫酸氧钒晶体，将晶体溶于蒸馏水，用分析纯的浓硫酸调节硫酸浓度至2.5mol／L，制得钒电池电解液。
实施例二
一种钒电池电解液配制方法，将780g纯度98％的五氧化二钒置入还原反应器，向反应器中持续通入硫化氢气体，在硫化氢气流中将五氧化二钒加热到550℃进行还原反应，加热还原反应时间为80min，持续通入硫化氢气的质量为70g，还原反应结束后，将反应产物加入到浓硫酸与水的体积比为1：2的硫酸溶液中，加热溶液温度至90℃，并向溶液中通入硫化氢气体还原剂搅拌，得到蓝色硫酸氧钒溶液；过滤硫酸氧钒溶液去除固体杂质，将得到的硫酸氧钒溶液置入结晶罐进行结晶，得到硫酸氧钒晶体，将晶体溶于蒸馏水，用分析纯的浓硫酸调节硫酸浓度至3mol／L，制得钒电池电解液。

Claims (2)

1.一种钒电池电解液配制方法，其特征在于：
将五氧化二钒在还原性气流中加热至300℃-650℃，进行还原反应，还原成四氧化二钒；
将反应产物溶于硫酸溶液，通入还原剂硫化氢气体搅拌，过滤溶液中的固体杂质，得到硫酸氧钒溶液；
对硫酸氧钒溶液进行蒸发结晶，用得到的晶体和分析纯的浓硫酸溶液配制钒电池电解液。
2.根据权利要求1所述的配制方法，其特征在于：还原性气流为硫化氢气体。
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彭声谦等.: ""用从石煤中提取的V2O5制备钒电池用VOSO4的研究"", 《无机盐工业》 *

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