CN1304640C - 全钒离子液流电池电解液的电解制备方法 - Google Patents

全钒离子液流电池电解液的电解制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1304640C
CN1304640C CNB031595332A CN03159533A CN1304640C CN 1304640 C CN1304640 C CN 1304640C CN B031595332 A CNB031595332 A CN B031595332A CN 03159533 A CN03159533 A CN 03159533A CN 1304640 C CN1304640 C CN 1304640C
Authority
CN
China
Prior art keywords
vanadium
electrolytic
electrolyte
cell
sulphuric acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB031595332A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1598063A (zh
Inventor
李林德
张波
黄可龙
刘素琴
伍秋美
周德壁
常志峰
陈立泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Iron & Steel Research Inst Panzhihua Iron & Steel Co Ltd
Central South University
Original Assignee
Iron & Steel Research Inst Panzhihua Iron & Steel Co Ltd
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Iron & Steel Research Inst Panzhihua Iron & Steel Co Ltd, Central South University filed Critical Iron & Steel Research Inst Panzhihua Iron & Steel Co Ltd
Priority to CNB031595332A priority Critical patent/CN1304640C/zh
Publication of CN1598063A publication Critical patent/CN1598063A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1304640C publication Critical patent/CN1304640C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明涉及电池的制造领域，特别是一种制备全钒离子液流电池的电解液的方法，其特征在于：首先将硫酸配制成1∶1的稀硫酸，然后先加入三氧化二钒，后加入五氧化二钒，反应得到硫酸氧钒溶液；再加入Na2SO4、乳化剂OP等添加剂；接着将此硫酸氧钒溶液置于电解池阴极，相同离子强度的硫酸钠硫酸溶液置于电解池阳极进行电解，得到4价钒和3价钒各占总钒50%的钒电池用钒电解液。本发明简化了钒电池装配及化成工序，提高了工作效率，延长了钒电池电极和隔膜等功能材料的使用寿命，不用更换正极电解液，从因而避免了原料浪费，有益于规模化生产。

Description

全钒离子液流电池电解液的电解制备方法
技术领域：
本发明涉及电池的制造领域，特别是一种制备全钒离子液流电池的电解液的方法。
背景技术：
对全钒离子液流电池，主要是采用硫酸氧钒作为电池的活性物质，其制备方法是将等量的硫酸氧钒硫酸溶液分别灌入钒电池的正极和负极，在钒电池的充电条件下充电，充满电后将正极溶液全部排出，换上等量的硫酸氧钒硫酸溶液继续充电，充满电后即可象其它可充电池一样地使用。此方法要更换一次正极溶液，进行2次充电，导致钒电池组装和化成工序复杂，并且使钒电池寿命缩短，受限于钒电池的充电条件，还直接导致化成时间长，影响生产效率。
发明的内容：
为了克服现有全钒离子液流电池的不足之处，提供一种全钒离子液流电池电解液的制备方法，以简化钒电池装配及化成工艺，提高工作效率，延长钒电池的使用寿命，避免原材料的浪费。
本发明的技术方案是：采用电解法制备含V(IV)和V(III)并且MV(IV)/MTV＝MV(IV)/MTV＝50％的钒电池用钒电解液。其中V(IV)、MV(IV)；V(III)、MV(II)和MTV分别表示4价钒、4价钒的摩尔浓度；3价钒、3价钒的摩尔浓度以及总钒的摩尔浓度。
本全钒离子液流电池电解液的电解制备方法：首先将硫酸配制成1∶1的稀硫酸，然后先加入三氧化二钒，后加入五氧化二钒，反应得到硫酸氧钒溶液；再加入Na2SO4、乳化剂OP等添加剂；接着将此硫酸氧钒溶液置于电解池阴极，相同离子强度的硫酸钠硫酸溶液置于电解池阳极进行电解，得到4价钒和3价钒各占总钒50％的钒电池用钒电解液。
上述全钒离子液流电池电解液的电解制备方法，其特征在于反应物料为三氧化二钒、五氧化二钒及硫酸；其化学表达式分别为V2O3、V2O5及H2SO4；其反应物料按重量比，配比为：32.4～54.3∶27.2∶68.6～92，硫酸的重量是指比重为1.84的浓硫酸的重量。
添加剂为Na2SO4和乳化剂OP；Na2SO4的加入量按重量体积比g/mL，为0.5％～30％；乳化剂OP的加入量按体积百分比mL/mL，为0.5％～3％。
电解参数为：恒流电解方式，通过电极的电流密度为60～100mA/cm2；通过检测电解液的电位控制电解终点，终点电位150～250mV。
本发明的优点和积极效果表现为：
采用大功率电解制备钒电池用电解液，本发明简化了钒电池装配及化成工序，提高了工作效率，延长了钒电池电极和隔膜等功能材料的使用寿命，不用更换正极电解液，从因而避免了原料浪费，有益于规模化生产。
附图说明：
图1为本发明全钒离子液流电池电解液的电解制备流程示意图
图1描述了本发明使用一套电解设备，将硫酸氧钒硫酸溶液灌入电解槽阴极，将相同离子强度的硫酸钠硫酸溶液灌入电解槽阳极；使用一般的铅电极，进行大功率恒流电解，控制电解参数和电解时间；通过测试溶液电位值判断和控制电解终点，获得3价钒和4价钒各占总钒50％的钒电解液。将钒电解液灌入钒电池充电后即可正常使用。这种工艺可以使用大功率电解，得到的电解液装配钒电池后只需要一次充电过程即可使用，因而能简化钒电池装配及化成工艺，增加工作效率，并且增加钒电池电极和隔膜等功能材料的使用寿命。
本发明所指硫酸氧钒硫酸溶液由V2O3、V2O5和H2SO4反应制备，并加入Na2SO4、乳化剂OP等添加剂。V2O3特指攀枝花钢铁集团公司的冶金用三氧化二钒产品，其总钒含量在62％和65％之间。
本发明所用测定各价态钒浓度的方法为氧化还原自动电位滴定法。
具体实施方式：
实施例1
V2O3：TV63％
V2O5：分析纯
H2SO4：分析纯，d＝1.84
Na2SO4：分析纯
乳化剂OP
电解池制作：有机玻璃板制作框极，导电隔膜采用活化处理后的Nafion质子交换膜，阴极池50×50×20mm，阳极池50×50×20mm。
电极制作：40×40×1,5mm铅板。
设备及连接：直流稳压电源，可变电阻，连接图见说明书附图。
钒电池模型制作：有机玻璃板制作框板，Nafion质子交换膜作导电隔膜，自制碳电极。模型尺寸为：50×50×10mm。
按配比称取50克V2O3，30克V2O5，300克浓硫酸，适量蒸馏水等原料，反应后加入20克Na2SO4，10mL乳化剂OP，得到1L兰色的硫酸氧钒硫酸溶液，测试：硫酸浓度2mol/L，钒的浓度为1mol/L。取40mL上述钒溶液于电解池阴极；配制2mol/L硫酸、1.2mol/L Na2SO4溶液，取40mL于电解池阳极；采用恒流方式电解，电流密度60mA/cm2；电解3小时，测试钒电解液的电位值为200mV，对电解液进行电位滴定分析，4价钒浓度0.48mol/L，3价钒浓度为0.52mol/L。分别取电解制备的电解液各15mL于钒电池模型的正极和负极，进行充放电试验，充电平台为1.7V，放电平台为1.2V，电压效率87％。
实施例2
V2O3：TV73％
V2O5：分析纯
H2SO4：分析纯，d＝1.84
Na2SO4：分析纯
乳化剂OP
电解池制作：有机玻璃板制作框板，导电隔膜采用活化处理后的Nafion质子交换膜，阴极池50×50×20mm，阳极池50×50×20mm。
电极制作：40×40×1.5mm铅板。
设备及连接：直流稳压电源，可变电阻，连接图见说明书附图。
钒电池模型制作：有机玻璃板制作框板，Nafion质子交换膜作导电隔膜，自制碳电极。模型尺寸为：50×50×10mm。
按配比称取130克V2O3，70克V2O5，450克浓硫酸，适量蒸馏水等原料，反应后加入30克Na2SO4，30mL乳化剂OP，得到1L兰色的硫酸氧钒硫酸溶液，测试：硫酸浓度2mol/L，钒的浓度为2.5mol/L。取40mL上述钒溶液于电解池阴极；配制2mol/L硫酸、2.6mol/L Na2SO4溶液，取40mL于电解池阳极；采用恒流方式电解，电流密度80mA/cm2；电解4小时，测试钒电解液的电位值为180mV，对电解液进行电位滴定分析，4价钒浓度1.20mol/L，3价钒浓度为1.30mol/L。分别取电解制备的电解液各15mL于钒电池模型的正极和负极，进行充放电试验，充电平台为1.7V，放电平台为1.4V，电压效率85％。
实施例3
V2O3：TV63％
V2O5：分析纯
H2SO4：分析纯，d＝1.84
Na2SO4：分析纯
乳化剂OP
电解池制作：有机玻璃板制作框板，导电隔膜采用活化处理后的Nafion质子交换膜，阴极池200×200×40mm，阳极池2000×200×40mm。
电极制作：100×100×1.5mm铅板。
设备及连接：直流稳压电源，可变电阻，连接图见说明书附图。
钒电池模型制作：有机玻璃板制作框板，Nafion质子交换膜作导电隔膜，自制碳电极。模型尺寸为：50×50×10mm。
按配比称取100克V2O3，55克V2O5，400克浓硫酸，适量蒸馏水等原料，反应后加入5克Na2SO4，5mL乳化剂OP，得到1L兰色的硫酸氧钒硫酸溶液，测试；硫酸浓度2mol/L，钒的浓度为2mol/L。取500mL上述钒溶液于电解池阴极；配制2mol/L硫酸、2mol/L Na2SO4溶液，取500mL于电解池阳极；采用恒流方式电解，电流密度100mA/cm2；电解12小时，测试钒电解液的电位值为210mV，对电解液进行电位滴定分析，4价钒浓度0.97mol/L，3价钒浓度为1.03mol/L。分别取电解制备的电解液各15mL于钒电池模型的正极和负极，进行充放电试验，充电平台为1.7V，放电平台为1.4V，电压效率88％。

Claims (4)

1.全钒离子液流电池电解液的解电解制备方法，其特征在于：首先将比重为1.84的浓硫酸配制成1∶1的稀硫酸，然后先加入三氧化二钒，后加入五氧化二钒，反应得到硫酸氧钒溶液；再加入Na2SO4、乳化剂OP添加剂；接着将此硫酸氧钒溶液置于电解池阴极相同离子强度的硫酸钠硫酸溶液置于电解池阳极进行电解，得到4价钒占总钒48-48.5％，3价钒占总钒52-51.5％的钒电池用钒电解液。
2.根据权力要求1所述的全钒离子液流电池电解液的电解制备方法，其特征在于反应原料为三氧化二钒、五氧化二钒及硫酸，其化学表达式分别为V2O3、V2O5及H2SO4；其反应物料按重量比，配比为：32.4～54∶3∶27.2∶68.6～92，硫酸的重量是指比重为1.84的浓硫酸的重量。
3.根据权力要求1所述的制备方法，其特征在于添加剂为Na2SO4和乳化剂OP，Na2SO4的加入量按重量体积比g/mL，为0.5％～30％，乳化剂OP的加入量按体积百分比mL/mL，为0.5％～3％。
4.根据权力要求1所述的制备方法，其特征在于电解参数为：恒流电解方式，通过电极的电流密度为60～100mA/cm2；通过检测电解液的电位控制电解终点，终点电位150～250mV。
CNB031595332A 2003-09-18 2003-09-18 全钒离子液流电池电解液的电解制备方法 Expired - Fee Related CN1304640C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB031595332A CN1304640C (zh) 2003-09-18 2003-09-18 全钒离子液流电池电解液的电解制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB031595332A CN1304640C (zh) 2003-09-18 2003-09-18 全钒离子液流电池电解液的电解制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1598063A CN1598063A (zh) 2005-03-23
CN1304640C true CN1304640C (zh) 2007-03-14

Family

ID=34660671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB031595332A Expired - Fee Related CN1304640C (zh) 2003-09-18 2003-09-18 全钒离子液流电池电解液的电解制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1304640C (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100438190C (zh) * 2005-03-29 2008-11-26 攀钢集团攀枝花钢铁研究院 全钒离子液流电池电解液及其制备方法
CN100407477C (zh) * 2005-04-22 2008-07-30 中南大学 全钒氧化还原液流电池用电极及其制备方法
CN1312788C (zh) * 2005-09-30 2007-04-25 清华大学 全钒氧化还原液流电池用质子交换复合膜及其制备方法
CN100459269C (zh) * 2006-03-31 2009-02-04 中国科学院大连化学物理研究所 用于液流蓄电的铁-配合物/卤素电化学体系
CN100466349C (zh) * 2006-07-19 2009-03-04 中国科学院金属研究所 一种全钒离子氧化还原液流电池电解液的制备方法
CN100486023C (zh) * 2006-11-01 2009-05-06 中国科学院金属研究所 一种全钒离子氧化还原液流电池电解液的电解制备方法
CN100511798C (zh) * 2007-11-21 2009-07-08 攀枝花学院 一种全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法
CN101619465B (zh) * 2008-07-02 2010-12-22 中国科学院大连化学物理研究所 一种钒电池溶液的制备或容量调节的方法及其专用装置
CN101635363B (zh) * 2008-07-27 2012-05-30 比亚迪股份有限公司 一种全钒离子液流电池电解液及其制备方法及电池
CN101901937B (zh) * 2010-08-17 2012-07-04 天津久聚能源科技发展有限公司 银离子作为正极催化剂的铈离子电解液及其制备方法
CN102468509B (zh) * 2010-11-16 2015-05-20 中国海洋石油总公司 制备钒电池用电解液的方法
CN102394308B (zh) * 2011-10-17 2013-05-15 上海裕豪机电有限公司 氧化还原电池用电解质的制造方法
CN102978647B (zh) * 2012-12-05 2014-08-27 湖南汇锋高新能源有限公司 用于制备钒电池电池液的电解系统和电解方法
CN103199293A (zh) * 2013-04-01 2013-07-10 胡国良 用于钒电池的硫酸钒溶液制备方法
CN104143660B (zh) * 2013-05-09 2017-02-08 中国科学院大连化学物理研究所 一种铅酸‑全钒混合储能电池
CN106340664B (zh) * 2016-11-11 2019-02-12 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 全钒电池电解液及其制备方法
CN112582659A (zh) * 2020-12-08 2021-03-30 苏州贝铠能源科技有限公司 一种钒液流电池电解液以及制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5250158A (en) * 1990-10-15 1993-10-05 Director-General, Agency Of Industrial Science And Technology Method for producing vanadium electrolytic solution
US6143443A (en) * 1993-11-17 2000-11-07 Pinnacle Arb Limited Stabilized electrolyte solutions, methods of preparation thereof and redox cells and batteries containing stabilized electrolyte solutions
US6468688B2 (en) * 1995-05-03 2002-10-22 Pinnacle Vrb Limited High energy density vanadium electrolyte solutions, methods of preparation thereof and all-vanadium redox cells and batteries containing high energy vanadium electrolyte solutions

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5250158A (en) * 1990-10-15 1993-10-05 Director-General, Agency Of Industrial Science And Technology Method for producing vanadium electrolytic solution
US6143443A (en) * 1993-11-17 2000-11-07 Pinnacle Arb Limited Stabilized electrolyte solutions, methods of preparation thereof and redox cells and batteries containing stabilized electrolyte solutions
US6468688B2 (en) * 1995-05-03 2002-10-22 Pinnacle Vrb Limited High energy density vanadium electrolyte solutions, methods of preparation thereof and all-vanadium redox cells and batteries containing high energy vanadium electrolyte solutions

Also Published As

Publication number Publication date
CN1598063A (zh) 2005-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1304640C (zh) 全钒离子液流电池电解液的电解制备方法
CN102468499B (zh) 全钒液流电池废液的再生方法
CN102190573B (zh) 一种电化学催化还原二氧化碳制备甲酸的方法
CN101651221B (zh) 一种制备钒电池用电解液的方法
CN102341946A (zh) 氧化还原液流电池
KR101130575B1 (ko) 바나듐 레독스 흐름 전지 스택을 이용한 난용성 ｖ２０５로 바나듐 전해질을 제조하는 방법
CN103466704B (zh) 高纯硫酸氧钒的制备方法及其电解液和钒电池
CN103266331B (zh) 一种微生物燃料电池自驱动微生物电解池耦合系统从钴酸锂中回收单质钴的方法
CN102170007A (zh) 高稳定性全钒液流电池阳极电解液及其制备方法
CN1719655A (zh) 全钒离子液流电池电解液及其制备方法
EP2642572A2 (en) Electrode for redox flow battery, fabrication method thereof, apparatus and method for fabricating electrolyte for redox flow battery, device and method for measuring selected ion concentration of electrolyte, and stand-alone battery system
CN103515641A (zh) 一种三价钒离子电解液及其制备方法和一种钒电池
CN105406143A (zh) 以废铅蓄电池中的含铅化合物为原料制备铅蓄电池电极板的方法
JP6349414B2 (ja) レドックスフロー電池用正極電解質の製造方法およびレドックスフロー電池
CN101812698B (zh) 全钒离子氧化还原液流电池电解液的脉冲电解制备方法
CN109301300A (zh) 调节钒电池电解液中钒价态的方法
CN108808052A (zh) 一种全钒离子氧化还原液流电池电解液及其制备方法
CN101521292B (zh) 一种全钒液流电池用电解液的制备方法
CN102227029A (zh) 高浓度钒电解液及其制备方法
CN106571498A (zh) 利用微生物燃料电池从钼锡酸盐混合溶液中分离并回收钼锡方法
CN105322186B (zh) 一种减小全钒液流电池电化学极化的方法
CN105226343A (zh) 以废铅蓄电池中的含铅化合物为原料制备铅蓄电池正极板的方法
CN101692500A (zh) 制备全钒离子液流电池电解液的方法及所制备的电解液
KR101139788B1 (ko) Ｓｎ 또는 Ｃｅ 이온이 첨가된 용해 납 레독스 흐름 배터리용 전해액 및 이를 포함하는 전지
CN115992357A (zh) 一种全钒液流电池电解液的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee