CN108123159A - 一种提高全钒液流电池负极电解液稳定性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高全钒液流电池负极电解液稳定性的方法，所述负极电解液中添加有含锂的盐类，含锂的盐类为双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)，双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)，二草酸硼酸锂(LiBOB)，三氟甲磺酸锂(LiOTF)中的一种或二种以上：所述含锂的盐类在电解液中的浓度为0.001wt％～5wt％。本发明使用的含锂盐类作为电解液的稳定剂，既能有效提高电解液在高质子浓度下的稳定性，实现电池的稳定运行，又能提高电解液中钒离子的浓度，提高电池能量密度。本发明制备工艺操作简单、节能环保、成本低、同时能够实现电解液在电池中的稳定运行。

Description

一种提高全钒液流电池负极电解液稳定性的方法
技术领域
本发明涉及一种含锂的盐类在全钒液流电池电解液中的应用，特别涉及一种含锂的盐类在全钒液流电池负极电解液中的应用。
背景技术
随着全世界范围内化石能源的不断枯竭以及人们环境保护意识的不断增强，可再生能源发电技术越来越受到人们的青睐。可再生能源主要包括风能、太阳能、生物质能、海洋能等，它们通常被转化成电能使用。而这些可再生能源发电受地域、气象等条件的影响具有明显的不连续、不稳定性。为了平滑和稳定可再生能源的发电输出及解决发电与用电的时差矛盾，提高电力品质和电网可靠性，必须发展高效储能技术。全钒液流电池(VFB)由于具有系统容量和功率相互独立可调、响应迅速，安全可靠，环境友好，循环寿命长、易维护和再生等突出优势而成为可再生能源发电，电网削峰填谷，应急及备用电站等规模化储能中最有发展前景的技术之一。
全钒液流电池的关键材料主要包括电极双极板、膜和电解液。全钒液流电池关键材料的研究，尤其是在提高关键材料的稳定性、耐久性和降低成本等方面的研究就显得尤为重要。电解液是全钒液流电池的重要组成部分，它的浓度和体积直接决定了电池的容量。因此，电解液的稳定性直接影响到全钒液流电池的稳定性。全钒液流电池所采用的支持电解质是硫酸的水溶液，而三价钒离子在高质子浓度下容易析出，不但导致电池容量降低，而且容易堵塞电池及管路，影响了电池在长期运行过程中的稳定性。因此，需要提高三价钒的稳定性，使电解液在较高的质子浓度下也能稳定存在，从而提高系统的稳定性。
发明内容
本发明目的在于解决上述问题，提供了提高全钒液流电池负极电解液稳定性的方法，以达到提高全钒液流电池负极电解液浓度的目的。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种含锂的盐类在全钒液流电池负极电解液中的应用，所述含锂的盐类为双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)，双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)，二草酸硼酸锂(LiBOB)，三氟甲磺酸锂(LiOTF)中的一种或二种以上。
所述全钒液流电池负极电解液中钒浓度为0.1-5mol/L，优选1-4mol/L。SO4 2-的摩尔浓度为1-8mol/L，优选2-6mol/L。H+浓度为1-12mol/L，优选4-10mol/L，更优选6-10mol/L。
所述含锂的盐类在电解液中的浓度为0.001wt％～10wt％，优选0.05wt％～5wt％。
全钒液流电池负极电解液温度在零下30℃-零上60℃，优选0-50℃。
本发明的有益结果：
1)本发明提出一种含锂的盐类作为全钒液流电池负极电解液的稳定剂，抑制三价钒在高质子浓度下的析出；
2)本发明加入含锂的盐类可以提高负极三价钒的稳定性，因而也起到提高负极电解液中钒离子浓度的作用，最终提高电池能量密度。
3)本发明制备工艺操作简单、节能环保、成本低、同时能够保证电池能够长期地高效稳定运行。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例1
采用电解法制备2mol/L三价钒溶液，其中硫酸浓度为4mol/L，分别向10mL三价钒溶液中添加不同的稳定剂，稳定剂种类及含量如表1所示，充分混合后搅拌均匀，并与空白2mol/L三价钒溶液样品一起放置于常温下，观察溶液的状态，考察不同稳定剂对三价钒热稳定性的影响。
实验结果如表1所示。由表1可以看出，当不加入任何稳定剂时，三价钒的稳定时间小于3天，加入双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)，双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)，二草酸硼酸锂(LiBOB)，三氟甲磺酸锂(LiOTF)时三价钒的稳定时间均明显延长，说明双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)，双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)，二草酸硼酸锂(LiBOB)，三氟甲磺酸锂(LiOTF)等对三价钒具有很好稳定作用，能够保证其在高质子浓度下的稳定性。
表1
注：稳定时间为溶液中出现固体析出物的时间。
实施例2
以钒离子浓度2mol/L，硫酸浓度4mol/L的电解液进行全钒液流电池实验，电极为碳毡，电流密度为80mA/cm2。一组电池中电解液不含稳定剂，一组电池中电解液含1wt％的二草酸硼酸锂(LiBOB)稳定剂，其他实验条件相同，同时进行实验。实验结果发现，不含稳定剂的电池运行70循环左右负极三价钒固体附着在碳毡上，导致碳毡变硬，电解液流量下降，电池无法继续运行，而含二草酸硼酸锂(LiBOB)稳定剂的电池运行超过300循环，拆开电池发现负极无明显固体析出，说明该稳定剂能有效提高三价钒的稳定性。
实施例3
以钒离子浓度2mol/L，硫酸浓度4mol/L的电解液进行全钒液流电池实验，电极为碳毡，电流密度为80mA/cm2。其中中电解液含1wt％的双氟磺酰亚胺锂(LiTFSI)稳定剂。实验结果发现，含双氟磺酰亚胺锂(LiTFSI)稳定剂的电池运行超过250循环，拆开电池发现负极无明显固体析出，说明该稳定剂能有效提高三价钒的稳定性。
对比例4
操作同实施例3所述，与实施例3不同之处在于：所采用的锂盐为六氟磷酸锂或醋酸锂，结果发现该电池运行70循环左右，负极碳毡有固体析出，导致碳毡变硬，电池无法继续运行。说明六氟磷酸锂或醋酸锂不能提高负极电解液的稳定性。

Claims (6)

1.一种提高全钒液流电池负极电解液稳定性的方法，其特征在于，所述负极电解液中添加有含锂的盐类，所述含锂的盐类为双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)，双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)，二草酸硼酸锂(LiBOB)，三氟甲磺酸锂(LiOTF)中的一种或二种以上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述负极电解液为含有钒氧根和硫酸根的水溶液，负极电解液中钒浓度为0.1-5mol/L，SO4 2-的摩尔浓度为1-8mol/L，H+浓度为1-12mol/L。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：负极电解液中钒浓度为1-4mol/L；SO4 2-的摩尔浓度为2-6mol/L；H+浓度为4-10mol/L。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述含锂的盐类在电解液中的浓度为0.001wt％～10wt％，优选0.05wt％～5wt％。
5.根据权利要求1或4所述的应用，其特征在于：所述含锂的盐类在电解液中的浓度为0.05wt％～5wt％。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：全钒液流电池负极电解液使用温度在-30℃～60℃。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110970645A (zh) * 2018-09-29 2020-04-07 中国科学院大连化学物理研究所 一种含稳定剂的负极电解液在全钒液流电池中的应用
CN111180775A (zh) * 2018-11-13 2020-05-19 陕西华银科技股份有限公司 一种新型全钒液流电池正极电解液及其用途
CN111180776A (zh) * 2018-11-13 2020-05-19 陕西华银科技股份有限公司 一种新型的高稳定性电解液及其用途

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1828991A (zh) * 2006-03-17 2006-09-06 缪强 钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法
CN101572319A (zh) * 2009-06-18 2009-11-04 湖南维邦新能源有限公司 用于全钒液流电池的电解液及其制备方法、以及包括该电解液的全钒液流电池
CN104269572A (zh) * 2014-10-13 2015-01-07 四川长虹电源有限责任公司 复合稳定剂优化的全钒氧化还原液流电池电解液的制备方法
KR101677107B1 (ko) * 2015-08-24 2016-11-17 한국에너지기술연구원 레독스 흐름전지용 전해액 첨가제 및 이를 포함하는 레독스 흐름전지

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1828991A (zh) * 2006-03-17 2006-09-06 缪强 钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法
CN101572319A (zh) * 2009-06-18 2009-11-04 湖南维邦新能源有限公司 用于全钒液流电池的电解液及其制备方法、以及包括该电解液的全钒液流电池
CN104269572A (zh) * 2014-10-13 2015-01-07 四川长虹电源有限责任公司 复合稳定剂优化的全钒氧化还原液流电池电解液的制备方法
KR101677107B1 (ko) * 2015-08-24 2016-11-17 한국에너지기술연구원 레독스 흐름전지용 전해액 첨가제 및 이를 포함하는 레독스 흐름전지

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110970645A (zh) * 2018-09-29 2020-04-07 中国科学院大连化学物理研究所 一种含稳定剂的负极电解液在全钒液流电池中的应用
CN111180775A (zh) * 2018-11-13 2020-05-19 陕西华银科技股份有限公司 一种新型全钒液流电池正极电解液及其用途
CN111180776A (zh) * 2018-11-13 2020-05-19 陕西华银科技股份有限公司 一种新型的高稳定性电解液及其用途

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