CN115832378A - 一种电解液关键材料的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电解液关键材料的制备方法及其应用。将含铬金属和铁金属的物料与水混合后，加入盐酸溶液进行氯化酸解，固液分离得到所述电解液关键材料。本发明以含铬金属和铁金属的物料为原料与盐酸溶液反应，短流程制备铁铬液流电池所需铬铁氯化物混合溶液关键材料，过程中不经历Cr(VI)，过程清洁、流程短。

Description

一种电解液关键材料的制备方法及其应用

技术领域

本发明属于铁铬液流电池领域，涉及一种电解液关键材料的制备方法，尤其涉及一种电解液关键材料的制备方法及其应用。

背景技术

能源和环境问题是当今世界人类面临的两大重要问题，社会发展对能源的需求日益增加，但传统的化石能源储量有限，且开采利用过程中难以避免的对环境造成了破坏，因此，寻求新的清洁能源及相应的关键材料需求迫切。近年来，包括风能和太阳能在内的可再生能源迅速发展，亟待开发大规模的储能系统以实现这类间歇性和不稳定输出特性的可再生能源的有效利用。铁铬氧化还原液流电池为最早被提出并可应用的液流电池，具有系统能源和功率相互独立、材料成本低、易于扩展、安全性高、响应速度快、循环寿命长、能量效率高等显著优点，是一种很有前途的大规模储能技术。

电解液作为液流电池中活性物质的载体，对于电池的性能有着至关重要的作用。为不断改善电池的电化学性能，铁铬液流电池电解液已从1974年NASA提出的以氯化亚铁、氯化铬溶解在盐酸中分别作为正极和负极电解液发展为将Fe³⁺/Fe²⁺和Cr³⁺/Cr²⁺氧化还原耦合在盐酸溶液中的混合电解液。当前，铁铬液流电池基础电解液的关键材料，即为氯化铬、氯化亚铁和氯化氢的混合溶液。

现有技术制备铁铬液流电池电解液关键材料氯化铬-氯化亚铁混合溶液时，均是以六水氯化铬、四水氯化亚铁为原料进行配置。然而，六水氯化铬、四水氯化亚铁的制备过程经历氧化、还原等多个工序，流程长、成本高，且存在污染隐患。以六水氯化铬为例，其多数以铬铁矿经氧化浸取-分离转化后得到的六价铬盐为原料（过程中需去除铬铁矿中的铁及其他伴生组分），经还原后制备得到，生产成本高且存在六价铬的环境风险。并且，该过程中，铬铁矿中的铁最终留在含六价铬的铬渣中，被列为危险废物，造成了资源浪费和环境污染。

实际上，铬和铁都是铁铬液流电池电解液所需的关键材料，二者在一些原料，如铬铁、铬基合金、含铬铸铁、铬铁加工渣等中也经常共存。因此，制备出铁铬液流电池电解液关键材料氯化铬、氯化亚铁和氯化氢的混合溶液的方法，对铬铁资源的高效利用以及铁铬液流电池电解液的低成本清洁制备都具有重要意义和迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电解液关键材料的制备方法及其应用，短流程制备铁铬液流电池电解液关键材料，过程中不经历Cr(VI)，具有过程清洁、流程短、反应温度低等优点，具有良好的经济效益和应用前景。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种电解液关键材料的制备方法，所述制备方法包括：

将含铬金属和铁金属的物料与水混合后，加入盐酸溶液进行氯化酸解，固液分离得到所述电解液关键材料。

本发明以含铬金属和铁金属的物料为原料与盐酸溶液反应，短流程制备铁铬液流电池所需铬铁氯化物混合溶液关键材料，过程中不经历Cr(VI)，过程清洁、流程短。

作为本发明优选的技术方案，所述电解液关键材料为含氯化铬、氯化亚铁和盐酸的混合溶液。

所述混合溶液中三价铬离子浓度>二价铁离子的浓度。

二价铁离子0.2~1.8mol/L；

三价铬离子0.2~1.8mol/L；

氢离子0.2~4mol/L。

其中，所述二价铁离子的浓度可以是0.2 mol/L、0.4 mol/L、0.6 mol/L、0.8 mol/L、1.0 mol/L、1.2 mol/L、1.4 mol/L、1.6 mol/L或1.8 mol/L等，所述三价铬离子的浓度可以是0.2 mol/L、0.4 mol/L、0.6 mol/L、0.8 mol/L、1.0 mol/L、1.2 mol/L、1.3 mol/L、1.6mol/L或1.8 mol/L等，氢离子的浓度可以是0.2 mol/L、0.5 mol/L、1.0 mol/L、1.5 mol/L、2.0 mol/L、2.5 mol/L、3.0 mol/L、3.5 mol/L或4 mol/L等，但不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述含铬金属和铁金属的物料包括铬金属和铁金属的混合物、铬铁、铬基合金、含铬铸铁、含铬铁的渣中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：铬金属和铁金属的混合物和铬铁的组合、铬铁和铬基合金的组合、铬基合金和含铬铸铁的组合或含铬铸铁和含铬铁的渣的组合等。优选为铬金属和铁金属的混合物，铬铁；更优选为铬铁。

本发明使用的含铬、铁的物料为价态零价的铬、铁，可与盐酸溶液反应生成对应的盐并放出氢气。

所述含铬金属和铁金属的物料的粒度为-200~-40目，其中所述粒度可以是-200目、-180目、-160目、-140目、-120目、-100目、-80目、-60目或-40目等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中较细的粒度有利于提高反应速率和铬、铁的利用率，但过细的粒度会增加反应控制难度和成本。

作为本发明优选的技术方案，所述混合中所述水与含铬金属和铁金属的物料的质量比为0.5~3:1，其中所述质量比可以是0.5:1、0.8:1、1:1、1.2:1、1.4:1、1.6:1、1.8:1、2.0:1、2.2:1、2.4:1、2.6:1、2.8:1或3:1等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

所述混合在保护性气氛下进行。

所述混合在反应器中进行。

作为本发明优选的技术方案，所述盐酸溶液中HCl的质量分数为10~38%，其中所述质量分数可以是10%、12%、14%、16%、18%、20%、22%、24%、26%、28%、30%、32%、34%、36%或38%等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

所述盐酸溶液与含铬金属和铁金属的物料的质量比为3~20:1，其中所述质量比可以是3:1、5:1、7:1、9:1、11:1、13:1、15:1、17:1、19:1或20:1等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选为4~10:1。

所述盐酸溶液的加料时长为0.5~5h，其中所述加料时长可以是0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选为1.5~3h。

作为本发明优选的技术方案，所述氯化酸解在反应器中进行。

所述氯化酸解前对反应器进行保护气体置换，所述保护气体置换的方法为：对反应器抽真空后通入保护性气体。

本发明中，通过使用保护性气体保护，消除了反应产生氢气的爆炸安全隐患，避免了二价铁的氧化，降低了盐酸溶液HCl的挥发量。本发明气体置换时通过先抽真空，可以提高气体的置换效率、降低保护性气体的消耗量、实现更好的置换效果，从而更有利于降低反应器中的氧含量。

所述抽真空的真空度≤10^-1Pa，其中所述真空度可以是1^-1Pa、2^-1Pa、3^-1Pa、4^-1Pa、5^-1Pa、6^-1Pa、7^-1Pa、8^-1Pa、9^-1Pa或10^-1Pa等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

所述氯化酸解的气氛为保护气体，所述保护气体包括氮气、氩气或氦气中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：氮气和氩气的组合、氩气和氦气的组合或氮气和氦气的组合等。

所述氯化酸解的压力为5~45kPa，其中所述压力可以是5 kPa、10 kPa、15 kPa、20kPa、25 kPa、30 kPa、35 kPa、40 kPa或45 kPa等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。更优选为略高于盐酸溶液的饱和蒸汽压。

本发明中通过保护性气体的压力控制，可显著降低盐酸溶液HCl的挥发量，降低环境污染隐患。

所述氯化酸解的温度为25~100℃，其中所述温度可以是25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选为40~80℃。

所述氯化酸解的时间为1~10h，其中所述时间可以是1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h等，但不仅限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选为2~8h，更优选为3~6h。

本发明中氯化酸解的时间不包括盐酸溶液的加料时长。

所述氯化酸解中盐酸溶液的加料时长为0.5~3h，优选为1.5~3h。

本发明通过将盐酸溶液按一定的加入速度加入到含铬、铁物料的浆料中的方式，可实现反应速率的控制，有效避免剧烈反应产气导致的物料逸出的问题。在反应器上部安装有孔的挂网，挂网的设置可进一步防止浆料上逸。

所述氯化酸解采用多级错流的方式进行反应。

本发明中多级错流的级数可根据需要设置，例如，可以为两级、三级、五级等。错流反应时，前一级反应后液固分离得到的固体物料进入下一级反应器，在反应器中与加入的盐酸溶液进一步进行反应。通过使用错流的反应方式，可以进一步提高物料中铬、铁与盐酸溶液的反应程度，提高铬、铁的利用率。

作为本发明优选的技术方案，所述氯化酸解产生的尾气通过碱性溶液进行吸收。

本发明使用的碱性溶液可有效吸收尾气中的HCl，得到对应的盐溶液。尾气中HCl被吸收后，主要成分为氢气，可进一步处理后作为燃料或工业氢使用。

所述尾气包括HCl、H₂O、H₂或N₂中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合可以是HCl和H₂O的组合、H₂O和H₂的组合或H₂和N₂的组合等。

所述碱性溶液包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氨水、碳酸铵或碳酸氢铵中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：氢氧化钠和碳酸钠的组合、碳酸氢钠和氢氧化钾的组合、碳酸钾和碳酸氢钾的组合、碳酸氢钾和氨水的组合、氨水和碳酸铵的组合或碳酸铵和碳酸氢铵的组合等。

所述尾气在碱性溶液吸收前先经过冷凝管，冷凝液回流至反应器中。

本发明中尾气吸收处理先经过冷凝管，可使尾气中大部分的HCl和水回流至反应器中，提高HCl的利用率。

所述碱性溶液吸收部分蒸发增浓后返回至反应器中。

作为本发明优选的技术方案，所述固液分离后得到混合液和浸出渣。

所述浸出渣中含有含铬金属和铁金属的物料，浸出渣固废处理或综合利用。

本发明中的浸出渣可返回反应器中，再次进行氯化酸解。

对所述混合液进行除杂处理得到所述电解液关键材料。

所述除杂处理包括：在所述混合液中加入除杂剂进行除杂。

本发明中含铬金属和铁金属的物料中可能含有可与盐酸溶液反应的其他组分，可能的组分包括但不限于锰、钛、铜、锌、镍等。本发明中通过加入除杂剂，可通过生成不溶性的固体和或被吸附的方式实现杂质组分的脱除，达到净化的目的。净化后的含铁、铬氯化物混合溶液用作关键材料制备电解液时，电解液的电化学性能较净化前更优。

所述除杂剂包括氯化铵、硫酸铵、柠檬酸铵、草酸铵、三乙醇胺、氨基磺酸、酸性阳离子交换树脂、改性膨润土、硅藻土、多孔二氧化硅或多孔氮化硼中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：氯化铵和硫酸铵的组合、硫酸铵和柠檬酸铵的组合、柠檬酸铵和草酸铵的组合、三乙醇胺和氨基磺酸的组合、酸性阳离子交换树脂和改性膨润土的组合、硅藻土和多孔二氧化硅的组合或多孔二氧化硅和多孔氮化硼的组合等。

所述除杂剂的加入量占混合液的质量分数为0.01~2%，其中所述质量分数可以是0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%或2%等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

所述除杂在搅拌或振荡条件下进行，所述除杂的时间为1~8h，其中所述时间可以是1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h或8h等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为2~5h。

所述除杂的温度为30~90℃，其中所述温度可以是30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃或90℃等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为30~85℃。

所述除杂后进行过滤，得到净化后的含铁、铬氯化物混合溶液，滤渣为净化渣，净化渣固废处理或综合利用。

本发明中的净化渣与浸出渣一起洗涤后可固废处理或综合利用。

本发明的目的之二在于提供一种如目的之一所述的电解液关键材料的制备方法的应用，所述制备方法应用在铁铬液流电池领域。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明直接以含铬金属和铁金属的物料为原料与盐酸溶液反应，短流程制备铁铬液流电池电解液关键材料，过程中不经历Cr(VI)，过程清洁、流程短。

（2）本发明反应过程中使用保护性气体保护，消除了反应产生氢气的爆炸安全隐患，避免了二价铁的氧化，降低了盐酸溶液HCl的挥发量。

（3）本发明对尾气进行处理，一方面实现过程中酸雾和/或粉尘的处理，减少环境污染；另一方面脱除了富氢尾气中的HCl等，处理后的尾气可进一步处理后作为燃料或工业氢使用，可实现副产氢气的利用。

附图说明

图1是本发明实施例2提供的铁铬液流电池电解液关键材料制备方法的框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供一种铁铬液流电池电解液关键材料的制备方法，所述制备方法包括：将含铬金属和铁金属的物料与水混合后，加入盐酸溶液进行氯化酸解后，过滤得到所述铁铬液流电池电解液关键材料。

具体的制备方法包括以下步骤：

（1）原料准备：将100g铬金属和铁金属的混合物与150mL水一起加入到反应器中，浆化搅拌。混合物中金属铬质量分数为52.7%，混合物的粒度为-200目。

（2）气体置换：先抽真空，然后通入氮气进行置换；然后再次抽真空至真空度≤10^{- 1}Pa，再通入氮气至反应器中气体的压力为5kPa。

（3）氯化酸解：将400mL、质量分数为32%盐酸溶液按每次40mL、每0.5h加一次的方式分次加入到反应器中。加料完毕后，继续浆化搅拌反应10h。

（4）液固分离：反应后浆料经液固分离后，得到含氯化铬、氯化亚铁和盐酸的混合溶液与浸出渣，可作为关键材料用于铁铬液流电池电解液的配置。

实施例2

本实施例提供一种铁铬液流电池电解液关键材料的制备方法，本实施例提供的铁铬液流电池电解液关键材料制备方法的框图如图1所示，所述制备方法包括：将含铬金属和铁金属的物料与水混合后，加入盐酸溶液进行氯化酸解后，过滤得到所述铁铬液流电池电解液关键材料。

具体的制备方法包括以下步骤：

（1）原料准备：将100g铬铁与300mL水一起加入到反应器中，浆化搅拌。铬铁中铬、铁、硅、锰、镍的质量分数依次为69.28%、23.61%、0.79%、0.60%、0.23%，粒度为-100目。

（2）气体置换：先抽真空，然后通入氩气进行置换；然后再次抽真空至真空度≤10^{- 1}Pa，再通入氩气至反应器中气体的压力为20kPa。

（3）氯化酸解：开启反应器加热，设定反应温度为80℃。将600mL、质量分数为20%盐酸溶液按每次100mL、每20min加一次的方式分次加入到反应器中。加料完毕后，继续浆化搅拌反应6h。

（4）尾气处理：步骤（3）产生的尾气依次通过冷凝管和吸收器进行处理。在冷凝管中形成的冷凝液回流至步骤（3）的反应器中。在吸收器中加入碳酸铵质量分数为20%的溶液对步骤（3）产生的尾气进行吸收。

（5）液固分离：反应后浆料经液固分离后，得到含氯化铬、氯化亚铁和盐酸的混合溶液与浸出渣。

（6）溶液净化：在30℃，向步骤（4）所得含铁、铬氯化物的混合溶液中加入溶液质量的2%的还原铁粉、0.5%的氯化铵、0.2%的三乙醇胺、0.01%的氨基磺酸，搅拌反应8h后，液固分离，得到净化后的含铁、铬氯化物混合溶液，滤渣为净化渣，可作为关键材料用于铁铬液流电池电解液的制备。净化渣与步骤（4）的浸出渣一起进行后续洗涤步骤。

（7）尾渣洗涤：将步骤（5）所得净化渣与步骤（4）所得浸出渣混合后进行洗涤，洗涤后终渣作为一般固废处置或综合利用，洗液经浓缩返回步骤（1）替代一部分水用于物料的浆化。

实施例3

本实施例提供一种铁铬液流电池电解液关键材料的制备方法，所述制备方法包括：将含铬金属和铁金属的物料与水混合后，加入盐酸溶液进行氯化酸解后，过滤得到所述铁铬液流电池电解液关键材料。

具体的制备方法包括：

（1）原料准备：将100g含铬铸铁与50mL水一起加入到反应器中，浆化搅拌。含铬铸铁中铬、铁的质量分数依次为26%、66%，粒度为-300目。

（2）气体置换：先抽真空，然后通入氮气进行置换；然后再次抽真空至真空度≤10^{- 1}Pa，再通入氮气至反应器中气体的压力为50kPa。

（3）一级氯化酸解：开启反应器加热，设定反应温度为100℃。将2000mL、质量分数为10%盐酸溶液按每次500mL、每30min加一次的方式分次加入到反应器中。加料完毕后，继续浆化搅拌反应3h。

（4）液固分离：反应后浆料经液固分离后，得到1#浸出液与1#浸出渣。

（5）二级氯化酸解：将步骤（4）得到的浸出渣与50mL水一起加入到反应器中，浆化搅拌。抽真空至真空度≤10^-1Pa，再通入氮气至反应器中气体的压力为50kPa。开启反应器加热，设定反应温度为100℃。将500mL、质量分数为10%盐酸溶液加入到反应器中进行二级氯化酸解2h。

（6）液固分离：反应后浆料经液固分离后，得到2#浸出液和2#浸出渣。

（7）1#浸出液和2#浸出液混合后，作为关键材料用于铁铬液流电池电解液的配置。

实施例4

本实施例除将步骤（1）中水的体积替换为400mL外，其他条件均与实施例1相同。

实施例5

本实施例除不进行步骤（2）中的气体置换，使得步骤（3）氯化酸解在空气氛围下进行外，其他条件均与实施例1相同。

实施例6

本实施例除将步骤（3）中盐酸溶液的加入方式替换为一次性加入400mL外，其他条件均与实施例1相同。

实施例7

本实施例除将步骤（3）中盐酸溶液加入量400mL替换为100mL外，其他条件均与实施例1相同。

实施例8

本实施例除将步骤（3）氯化酸解中继续浆化搅拌10h替换为0.5h外，其他条件均与实施例1相同。

对实施例1-8中铁铬液流电池电解液关键材料进行三价铬离子浓度、二价铁离子的浓度和氢离子的测试，测试结果如表1所示。

测试方法为：将溶液稀释至合适浓度后，用电感耦合等离子体-原子发射光谱法测定其中铬离子浓度、用分光光度法测定其中二价铁离子的浓度，计算得到溶液中三价铬离子、二价铁离子的摩尔浓度；根据确定的三价铬离子、二价铁离子的摩尔浓度，以分析纯CrCl₃·6H₂O、FeCl₂·4H₂O为原料，加入去离子水，配置相同铬、铁摩尔浓度的水溶液（记为参比溶液），与实施例所得溶液（记为待测溶液），使用氢氧化钠滴定法确定待测溶液和参比溶液的盐酸浓度，以取差值为待测溶液的氢离子浓度。

表1

通过上述表格可知，盐酸浓度、搅拌反应时间、气体保护、盐酸加入方式以及所选原料对所得关键材料中三价铬离子、二价铁离子的摩尔浓度有显著影响。具体地，（1）较高的盐酸浓度、分批加入盐酸方式和较长搅拌反应时间时，原料中铬、铁的浸出率越高，得到的关键材料中三价铬离子、二价铁离子的摩尔浓度越高。（2）在空气氛围下进行、未采取保护性气氛的实施例5，其所得溶液中二价铁含量较实施例1低，主要是空气氛围下二价铁被部分氧化造成的。（3）不同的原料选择直接影响所制备电解液中铁、铬含量及相对比例，应优先选择铁铬含量占比较高的原料。

将实施例1-8中制备得到的电解液关键材料应用在铁铬液流电池中，具体的铁铬液流电池的组装方法包括：各取50mL实施例所制备的电解液作为正极和负极电解液，组装成铁铬液流电池。其中，电池隔膜为全氟磺酸膜（购于武汉之升新能源有限公司），隔膜有效面积为25cm²，电极为石墨毡，双极板为石墨板，电流密度为80mA/cm²。单电池在35℃条件下进行恒流充放电，截止电压为0.7V~1.2V。使用实施例1-7关键材料组装得到的电池放电容量和能量效率结果如表2所示。

表2

通过上述表格可知，各实施例关键材料制备步骤中涉及的盐酸浓度、溶液净化、所选原料等会影响关键材料中的盐酸含量、杂质含量和铁铬含量占比，进而影响其应用于电池的放电容量和能量效率。具体地，（1）实施例2中因为经过除杂从而使得能量效率最高可达82%，而未经过除杂过程的电解液能量效率约为75%左右。（2）较高的盐酸浓度有利于促进充放电过程中电子转移从而提高能量效率，但过高的酸度也容易发生析氢现象导致容量损失、能量效率降低。在本申请的条件下，较佳盐酸含量约为3.5mol/L。（3）电解液中铁铬含量低且占比失衡会导致放电容量低，有价组分得不到充分利用。

具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种电解液关键材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将含铬金属和铁金属的物料与水混合后，加入盐酸溶液进行氯化酸解，固液分离得到所述电解液关键材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电解液关键材料为含氯化铬、氯化亚铁和盐酸的混合溶液；

所述混合溶液中三价铬离子浓度>二价铁离子的浓度；

二价铁离子0.2~1.8mol/L；

三价铬离子0.2~1.8mol/L；

氢离子0.2~4mol/L。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含铬金属和铁金属的物料包括铬金属和铁金属的混合物、铬铁、铬基合金、含铬铸铁或含铬铁的渣中的任意一种或至少两种的组合；

所述含铬金属和铁金属的物料的粒度为-200~-40目。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合中水与含铬金属和铁金属的物料的质量比为0.5~3:1；

所述混合在保护性气氛下进行；

所述混合在反应器中进行。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述盐酸溶液中HCl的质量分数为10~38%；

所述盐酸溶液与含铬金属和铁金属的物料的质量比为3~20:1；

所述盐酸溶液的加料时长为0.5~5h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氯化酸解在反应器中进行；

所述氯化酸解前对反应器进行保护气体置换，所述保护气体置换的方法为：对反应器抽真空后通入保护性气体；

所述抽真空的真空度≤10^-1Pa；

所述氯化酸解的气氛为保护气体，所述保护气体包括氮气、氩气或氦气中的任意一种或至少两种的组合；

所述氯化酸解的压力为5~45kPa；

所述氯化酸解的温度为25~100℃；

所述氯化酸解的时间为1~10h；

所述氯化酸解中盐酸溶液的加料时长为0.5~3h；

所述氯化酸解采用多级错流的方式进行反应。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述氯化酸解产生的尾气通过碱性溶液进行吸收；

所述尾气包括HCl、H₂O、H₂或N₂中的任意一种或至少两种的组合；

所述碱性溶液包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氨水、碳酸铵或碳酸氢铵中的任意一种或至少两种的组合；

所述尾气在碱性溶液吸收前先经过冷凝管，冷凝液回流至反应器中；

所述碱性溶液吸收部分蒸发增浓后返回至反应器中。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固液分离后得到混合液和浸出渣；

所述浸出渣中含有含铬金属和铁金属的物料，浸出渣固废处理或综合利用。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，对所述混合液进行除杂处理得到所述电解液关键材料；

所述除杂处理包括：在所述混合液中加入除杂剂进行除杂；

所述除杂剂包括氯化铵、硫酸铵、柠檬酸铵、草酸铵、三乙醇胺、氨基磺酸、酸性阳离子交换树脂、改性膨润土、硅藻土、多孔二氧化硅或多孔氮化硼中的任意一种或至少两种的组合；

所述除杂剂的加入量占混合液的质量分数为0.01~2%；

所述除杂在搅拌或振荡条件下进行，所述除杂的时间为1~8h；

所述除杂的温度为30~90℃；

所述除杂后进行过滤得到净化后的含铁、铬氯化物混合溶液，滤渣为净化渣，净化渣固废处理或综合利用。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的电解液关键材料的制备方法的应用，其特征在于，所述制备方法应用在铁铬液流电池领域。

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