CN1719655A - 全钒离子液流电池电解液及其制备方法 - Google Patents
全钒离子液流电池电解液及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1719655A CN1719655A CNA2005100756081A CN200510075608A CN1719655A CN 1719655 A CN1719655 A CN 1719655A CN A2005100756081 A CNA2005100756081 A CN A2005100756081A CN 200510075608 A CN200510075608 A CN 200510075608A CN 1719655 A CN1719655 A CN 1719655A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vanadium
- electrolyte
- sulfuric acid
- additive
- preparation
- 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.)
- Granted
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 229910001456 vanadium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 119
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 83
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 78
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 61
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 18
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 13
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J sodium diphosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 9
- 229940048086 sodium pyrophosphate Drugs 0.000 claims abstract description 9
- 235000019818 tetrasodium diphosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 claims abstract description 9
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 11
- UUUGYDOQQLOJQA-UHFFFAOYSA-L vanadyl sulfate Chemical compound [V+2]=O.[O-]S([O-])(=O)=O UUUGYDOQQLOJQA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 11
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 7
- MPPQGYCZBNURDG-UHFFFAOYSA-N 2-propionyl-6-dimethylaminonaphthalene Chemical compound C1=C(N(C)C)C=CC2=CC(C(=O)CC)=CC=C21 MPPQGYCZBNURDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- -1 salt sulfate Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 3
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 229910021542 Vanadium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims 2
- GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N vanadium dioxide Chemical compound O=[V]=O GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- ZMFKXOMVFFKPEC-UHFFFAOYSA-D [V+5].[V+5].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O Chemical compound [V+5].[V+5].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZMFKXOMVFFKPEC-UHFFFAOYSA-D 0.000 abstract 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract 1
- 235000015424 sodium Nutrition 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 5
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 5
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018095 Ni-MH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018477 Ni—MH Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
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
-
- 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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明涉及全钒离子液流电池电解液，它是由硫酸钒盐、硫酸、水、乙醇和添加剂组成，所述添加剂为硫酸钠、焦磷酸钠、氟硅酸钠、双氧水中的一种或多种。本发明还提供了该电解液的制备方法，将钒厂的合格钒液泵入反应罐，用硫酸调节溶液的pH值，通入液态SO2还原后，用碳酸钠调节溶液的pH值，获得VO2沉淀，沉淀溶解在含有硫酸、水和乙醇的溶液中，加入添加剂，置于电解槽中电解，获得3价钒和4价钒各占总钒50％、总钒浓度1.0mol/L～4.2mol/L的钒电池用钒电解液。本发明提供的钒电解液流动性，稳定性，电化学反应活性以及电池抗低温环境能力高，用钒厂的中间过程产品直接生产钒电池用电解液，大大降低工艺成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种储能型液体流态电池——全钒离子液流电池，特别是涉及一种全钒离子液流电池的电解液。
背景技术
钒电池是目前发展势头强劲的绿色环保蓄电池之一，它的制造、使用及废弃过程均不产生有害物质。它具有特殊的电池结构，其活性物质与电堆分开的结构特点同燃料电池类似，生产制造成本低于燃料电池，生产工艺较铅酸电池和燃料电池相对简单。全钒离子液流电池由于不同价态离子相对电极电位较高，可深度大电流密度放电，充电迅速，能量转化率高，可制备兆瓦级电池组，大功率长时间提供电能，应用领域十分广阔，可作为大厦、机场、程控交换站备用电源，太阳能等清洁发电系统的配套储能装置，以及为远洋轮船提供电力和用于电网调峰等，在大规模储能领域具有锂离子电池、镍氢电池不可比拟的性价比优势。其生产工艺简单，价格经济，电性能优异，与制造复杂、价格昂贵的燃料电池相比，无论是在大规模储能还是电动汽车动力电源的应用前景方面，都更具竞争实力。
全钒离子液流电池采用含钒溶液作为正、负极电解液，在正、负电极上完成电子交换，实现其充、放电；其中主要采用硫酸氧钒作为电池的活性物质，即电解液。硫酸氧钒、硫酸和水按比例配制钒电解液，与适当的电极材料、导电隔膜材料、电池壳体、电解液储罐以及电解液输送系统共同组成钒电池。现有技术是将V2O5溶解于硫酸，用液态SO2等还原剂还原，反应完全后调整钒浓度，加入添加剂，置于电解槽中电解，获得钒电池用钒电解液。该技术中使用的V2O5是合格钒液经过沉钒、过滤、干燥以及500℃高温焙烧后获得，钒电解液成本较高；另外，硫酸溶解V2O5的反应要在300℃高温下进行，对设备要求高。
钒电解液在钒电池中充、放电运行时，电解液的粘度、电导率以及在不同环境温度下的稳定性，对电池的性能有较大的影响。现有的钒电解液主体成分是硫酸钒盐[正极(VO2)2SO4和VOSO4，负极V2(SO4)3和VSO4]以及硫酸和水，存在粘度高的缺陷，影响其稳定性和导电性，尤其难以适应低温环境。中国专利(公开号CN 1507103)“高能静态钒电池”所述钒电解液中添加稳定剂如醇类、有机酸、盐或高分子化合物，“可使五价和二价钒离子浓度超过极限浓度不会沉淀或析出，可形成胶体或保持溶液状态，”所加稳定剂的目的仅是防止钒离子高浓度时沉淀或析出，且该申请并没有公开该电解液的充放电性能。许茜等的文章“提高钒电池电解液的稳定性”(电源技术vol.26 No.1Feb.2002)介绍了加入2％的硫酸钠提高了钒电解液(硫酸、水体系)的稳定性和电导率，针对硫酸、水、乙醇体系稳定性和电导率和低温使用性能研究善没有报道。
因此，全钒离子液流电池迫切需要新的可以低成本获得钒电解液的制备方法，以及新的电解液配方体系，以提高溶液的稳定性和导电性能，以及电池在低温环境下使用的性能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种钒电解液以及钒电解液的制备方法。
本发明提供的钒电解液组成为：硫酸钒盐、硫酸、乙醇、水和添加剂，所述添加剂为硫酸钠、焦磷酸钠、氟硅酸钠、双氧水中的一种或多种，添加剂所占比例为电解液总重量的0％～5％w/w。
所述全钒离子液流电池电解液中总钒浓度为：1.0～4.2mol/L，硫酸浓度为：1.5～3.5mol/L，乙醇浓度为：15％～50％v/v，添加剂含量为0％～5％w/w。
进一步地，所述全钒离子液流电池电解液中总钒浓度为：1.5～3.0mol/L，硫酸浓度为：2.0～3.5mol/L，乙醇浓度为：20～40％v/v，添加剂含量为0％～5％w/w。
本发明提供的钒电解液的制备方法为：
a、将钒厂的合格钒液(总钒浓度为0.29～0.35mol/L)泵入反应罐，用硫酸调节溶液的pH值至0.2～2.0，通入液态SO2还原；
b、反应完全后，用碳酸氢钠调节溶液的pH值至3.5～5.5，获得VO2沉淀；
c、将上述沉淀溶解在含有硫酸、水和乙醇的溶液中，加入其它添加剂，置于电解槽中电解，获得3价钒和4价钒各占总钒50％、总钒浓度1.0mol/L～4.2mol/L的钒电池用钒电解液。将该电解液装入储液罐，泵入钒电池电堆即可进行充、放电运行。
进一步地，a步骤用硫酸调节溶液的pH值至0.8～1.5，b步骤碳酸氢钠调节pH值4～5。
本发明使用钒厂的中间过程产品“合格钒溶液”，比使用V2O5更能简化生产工艺，降低成本。钒电解液的主体成分是硫酸钒盐、硫酸、水和乙醇。大量乙醇的加入，降低了溶液的粘度，提高了溶液的稳定性，提高了溶液的导电性能，大大提高了电池在低温环境下使用的性能。使用添加剂进一步提高了电解液的稳定性和导电性。
下面通过具体实施例的方式对本发明作进一步详述，但不应理解为是对本发明的进一步限定，根据本发明的上述内容，做出其它多种形式的修改、替换或变更所实现的技术均属于本发明的范围。
具体实施方式：
实施例1
称取2000克合格钒液(0.349mol/L)，加入浓硫酸至pH值为1.0，通入SO2反应，加入碳酸钠至pH值为4.5，过滤，沉淀溶解在硫酸、水中(硫酸60mL、水200mL)，得到300mL兰色的硫酸氧钒硫酸水溶液，测试：硫酸浓度2mol/L，钒的浓度为2mol/L。上述钒溶液置于电解池阴极；配制2mol/L硫酸、1.2mol/L Na2SO4溶液，置于电解池阳极；采用恒流方式电解，电流密度50mA/cm2；电解至钒电解液的电位值为200mV，对电解液进行电位滴定分析，4价钒浓度和3价钒浓度之比为1∶1。取电解制备的电解液各35mL于钒电池模型的正极和负极，进行充放电试验，这是硫酸+水体系的钒电解液。
称取2000克合格钒液(0.349mol/L)，加入浓硫酸至pH值为1.0，通入SO2反应，加入碳酸钠至pH值为4.2，过滤，滤液返回合格钒液重复使用，沉淀溶解在硫酸、水和乙醇的溶液中(硫酸60mL、水80mL和乙醇120mL)，得到300mL兰色的硫酸氧钒硫酸乙醇溶液，测试：硫酸浓度2mol/L，钒的浓度为2mol/L。上述钒溶液置于电解池阴极；配制2mol/L硫酸、1.2mo l/L Na2SO4溶液，置于电解池阳极；采用恒流方式电解，电流密度50mA/cm2；电解至钒电解液的电位值为200mV，对电解液进行电位滴定分析，4价钒浓度和3价钒浓度之比为1∶1。取电解制备的电解液各35mL于钒电池模型的正极和负极，进行充放电试验，这是硫酸+乙醇(40％)体系不含添加剂的钒电解液。
电解液(总钒浓度2mol/L)在不同温度下粘度和电导率对比实验结果见表1。
电池电极采用石墨毡，集电极材料采用高密度石墨板，导电隔膜采用活化处理后的Nafion质子交换膜，聚氨酯板制作液流框板，阴极池100×100×5mm，阳极池100×100×5mm。电解液钒浓度2mol/L，硫酸浓度2mol/L。电池充、放电性能实验结果见表2。
实施例2
称取2000克合格钒液(0.349mol/L)，加入浓硫酸至pH值为1.0，通入SO2反应，加入碳酸钠至pH值为4.2，过滤，滤液返回合格钒液重复使用，沉淀溶解在硫酸、水和乙醇的溶液中(硫酸60mL、水80mL和乙醇120mL)，加入Na2SO4 6克、焦磷酸钠4克，得到300mL兰色的硫酸氧钒硫酸乙醇溶液，测试：硫酸浓度2mol/L，钒的浓度为2mol/L。上述钒溶液置于电解池阴极；配制2mol/L硫酸、1.2mol/L Na2SO4溶液，置于电解池阳极；采用恒流方式电解，电流密度50mA/cm2；电解至钒电解液的电位值为200mV，对电解液进行电位滴定分析，4价钒浓度和3价钒浓度之比为1∶1。取电解制备的电解液各35mL于钒电池模型的正极和负极，进行充放电试验，这是硫酸+乙醇(40％)体系的钒电解液。
电解液(总钒浓度2mol/L)在不同温度下粘度和电导率对比实验结果见表1。
电池电极采用石墨毡，集电极材料采用高密度石墨板，导电隔膜采用活化处理后的Nafion质子交换膜，聚氨酯板制作液流框板，阴极池100×100×5mm，阳极池100×100×5mm。电解液钒浓度2mol/L，硫酸浓度2mol/L。电池充、放电性能实验结果见表2。
表1 不同环境温度下电解液的粘度和电导率
| 温度(℃) | 硫酸+水钒电解液 | 硫酸+水+乙醇钒电解液 | 硫酸+水+乙醇+添加剂钒电解液 | |||
| 动力粘度(mPa·S) | 电导率(mS/cm) | 动力粘度(mPa·S) | 电导率(mS/cm) | 动力粘度(mPa·S) | 电导率(mS/cm) | |
| -14-525 | 472314 | 797889 | 232012 | 108109112 | 222113.2 | 108108116 |
电池电极采用石墨毡，集电极材料采用高密度石墨板，导电隔膜采用活化处理后的Nafion质子交换膜，聚氨酯板制作液流框板，阴极池100×100×5mm，阳极池100×100×5mm。电解液钒浓度2mol/L，硫酸浓度2mol/L。电池充、放电性能实验结果见表2。
表2 不同环境温度下电池充、放电性能对比
| 温度(℃) | 电流密度(mA·cm-2) | (硫酸+水)钒电解液电压效率(％) | 硫酸+水+乙醇钒电解液电压效率(％) | 硫酸+水+乙醇+添加剂钒电解液电压效率(％) | |||
| 首次电压效率 | 循环20次电压效率 | 首次电压效率 | 循环20次电压效率 | 首次电压效率 | 循环20次电压效率 | ||
| -1425 | 2030 | 6284 | 3078 | 7685 | 7076 | 7986 | 7078 |
上述结果说明本发明大量乙醇的加入，降低了溶液的粘度，提高了溶液的稳定性，提高了溶液的导电性能，大大提高了电池在低温(～-14℃)环境下使用的性能，低温-14℃，循环20次仍然可以保持70％的电压效率。添加剂的使用进一步提高了电解液的稳定性和导电性。
实施例3
合格钒液(攀钢攀宏公司)总钒浓度为0.349mol/L
H2SO4：分析纯，d＝1.84
液态SO2：分析纯
碳酸钠：分析纯
乙醇：分析纯
Na2SO4：分析纯
焦磷酸钠：分析纯
氟硅酸钠：分析纯
过氧化氢：分析纯，30％
钒电池模型制作：聚氨酯板制作框板，导电隔膜采用活化处理后的Nafion质子交换膜，阴极池100×100×5mm，阳极池100×100×5mm，100×100×1.5mm的自制石墨电极。
称取2000克合格钒液，加入浓硫酸至pH值为1.0，通入SO2反应，加入碳酸钠至pH值为4.2，过滤，滤液返回合格钒液重复使用，沉淀溶解在硫酸、水和乙醇的溶液中(硫酸60mL、水100mL和乙醇120mL)，加入Na2SO4 6克、焦磷酸钠4克，得到300mL兰色的硫酸氧钒硫酸乙醇溶液，测试：硫酸浓度2mol/L，钒的浓度为1.5mol/L。上述钒溶液置于电解池阴极；配制2mol/L硫酸、1.2mol/L Na2SO4溶液，置于电解池阳极；采用恒流方式电解，电流密度50mA/cm2；电解至钒电解液的电位值为200mV，对电解液进行电位滴定分析，4价钒浓度和3价钒浓度之比为1∶1。取电解制备的电解液各35mL于钒电池模型的正极和负极，进行充放电试验，稳定性和导电性高、抗低温环境能力强，充电平台为1.7V，放电平台为1.2V，电压效率85％。
实施例4
合格钒液(攀钢攀宏公司)总钒浓度为0.343mol/L
H2SO4：分析纯，d＝1.84
液态SO2：分析纯
碳酸钠：分析纯
乙醇：分析纯
Na2SO4：分析纯
焦磷酸钠：分析纯
氟硅酸钠：分析纯
过氧化氢：分析纯，30％
钒电池模型制作：聚氨酯板制作框板，导电隔膜采用活化处理后的Nafion质子交换膜，阴极池100×100×5mm，阳极池100×100×5mm，100×100×1.5mm自制石墨电极。
称取2000克合格钒液，加入浓硫酸至pH值为1.2，通入SO2反应，加入碳酸钠至pH值为5.1，过滤，滤液返回合格钒液重复使用，沉淀溶解在硫酸、水和乙醇的溶液中(硫酸60mL、水10mL和乙醇40mL)，加入Na2SO4 3克、焦磷酸钠3克，得到兰色的硫酸氧钒硫酸乙醇溶液，测试：硫酸浓度3.8mol/L，钒的浓度为4.2mol/L。上述钒溶液置于电解池阴极；配制2mol/L硫酸、1.2mol/L Na2SO4溶液，置于电解池阳极；采用恒流方式电解，电流密度60mA/cm2；电解至钒电解液的电位值为250mV，对电解液进行电位滴定分析，4价钒浓度和3价钒浓度之比为1∶1。取电解制备的电解液各35mL于钒电池模型的正极和负极，进行充放电试验，稳定性和导电性高、抗低温环境能力强，充电平台为1.7V，放电平台为1.2v，电压效率85％。
总之，本发明使用钒厂的中间过程产品直接生产钒电池用电解液，能降低工艺成本，使用乙醇和其它添加剂，能提高电解液的流动性，稳定性，电化学反应活性以及电池抗低温环境能力。
Claims (9)
1、全钒离子液流电池电解液，其特征在于：它是由硫酸钒盐、硫酸、水、乙醇和含量为0～5％w/w添加剂组成，所述添加剂为硫酸钠、焦磷酸钠、氟硅酸钠、双氧水中的一种或多种。
2、根据权利要求1所述的全钒离子液流电池电解液，其特征在于：所述全钒离子液流电池电解液中总钒浓度为：1.0～4.2mol/L，硫酸浓度为：1.5～3.5mol/L，乙醇浓度为：15％～50％v/v，添加剂含量为0～5％w/w。
3、根据权利要求2所述的全钒离子液流电池电解液，其特征在于：所述全钒离子液流电池电解液中总钒浓度为：1.5～3.0mol/L，硫酸浓度为：2.0～3.5mol/L，乙醇浓度为：20～40％v/v，添加剂含量为0％～5％w/w。
4、制备权利要求1所述的全钒离子液流电池电解液的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
a、将总钒浓度为0.29～0.35mol/L的钒液在pH值0.2～2.0的条件下，用还原剂还原成硫酸氧钒溶液；
b、将上述硫酸氧钒溶液调pH为3.5～5.5，用沉淀剂沉淀得二氧化钒；
c、将二氧化钒溶解在硫酸、乙醇和水的体系中，加入0％～5％w/w的添加剂，通过电解制备得到三价钒和四价钒各占总钒50％的电解液。
5、根据权利要求4所说的制备电解液的方法，其特征在于：a步骤所述的钒液还原成硫酸氧钒的酸性条件为pH值0.8～1.5。
6、根据权利要求4所说的制备电解液的方法，其特征在于：a步骤所述的钒液还原成硫酸氧钒的还原剂为液态SO2。
7、根据权利要求4所说的制备电解液的方法，其特征在于：b步骤所述的弱酸性条件为pH值4～5。
8、根据权利要求4所说的制备电解液的方法，其特征在于：b步骤所述的沉淀剂为碳酸钠或者碳酸氢钠。
9、根据权利要求4所说的制备电解液的方法，其特征在于：c步骤所述的添加剂包括：Na2SO4、焦磷酸钠、氟硅酸钠、过氧化氢中的至少一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2005100756081A CN100438190C (zh) | 2005-03-29 | 2005-05-30 | 全钒离子液流电池电解液及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200510020611.3 | 2005-03-29 | ||
| CN200510020611 | 2005-03-29 | ||
| CNB2005100756081A CN100438190C (zh) | 2005-03-29 | 2005-05-30 | 全钒离子液流电池电解液及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1719655A true CN1719655A (zh) | 2006-01-11 |
| CN100438190C CN100438190C (zh) | 2008-11-26 |
Family
ID=35931432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2005100756081A Expired - Fee Related CN100438190C (zh) | 2005-03-29 | 2005-05-30 | 全钒离子液流电池电解液及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100438190C (zh) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101819882A (zh) * | 2010-04-19 | 2010-09-01 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种用于超级电容器的电解液和超级电容器 |
| 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 |
| CN101614719B (zh) * | 2009-07-30 | 2011-04-13 | 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 | 高锰酸钾氧化—硫酸亚铁铵滴定法测定钒含量 |
| CN102110836A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-06-29 | 上海林洋储能科技有限公司 | 一种高稳定性的钒离子电解液 |
| CN102144321A (zh) * | 2008-07-01 | 2011-08-03 | 迪亚能源股份有限公司 | 氧化还原流通单元电池 |
| 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 |
| CN102637892A (zh) * | 2012-04-11 | 2012-08-15 | 朝阳华鼎储能技术有限公司 | 一种全钒离子氧化还原液流电池电解液的制备方法 |
| CN102978647A (zh) * | 2012-12-05 | 2013-03-20 | 吉首市汇锋矿业有限责任公司 | 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 |
| CN103199292A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-10 | 胡国良 | 钒电池负极液的制备方法 |
| CN106340664A (zh) * | 2016-11-11 | 2017-01-18 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 全钒电池电解液及其制备方法 |
| CN108777316A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-11-09 | 长沙有色冶金设计研究院有限公司 | 一种钒电池电解液的生产工艺及系统 |
| CN110615476A (zh) * | 2019-10-24 | 2019-12-27 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 利用失效的钒电池正极电解液制取m相vo2的方法 |
| CN110734088A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-01-31 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 利用失效的钒电池负极电解液制取m相vo2的方法 |
| CN118336060A (zh) * | 2024-04-10 | 2024-07-12 | 山西国润储能科技有限公司 | 一种全钒液流电池电解液及制备方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5882888B2 (ja) * | 2009-04-06 | 2016-03-09 | ２４エム・テクノロジーズ・インコーポレイテッド２４Ｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ． | レドックスフロー電池を使用した燃料システム |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0729648B1 (en) * | 1993-11-17 | 2003-04-02 | Pinnacle VRB | Stabilised electrolyte solutions, methods of preparation thereof and redox cells and batteries containing stabilised electrolyte solutions |
| JPH09180745A (ja) * | 1995-12-28 | 1997-07-11 | Nippon Chem Ind Co Ltd | バナジウム系電解液の製造方法 |
| CN1204053C (zh) * | 2002-09-25 | 2005-06-01 | 攀枝花钢铁有限责任公司钢铁研究院 | 硫酸氧钒的制备方法及应用 |
| CN1319207C (zh) * | 2002-12-12 | 2007-05-30 | 肖玉璋 | 高能静态钒电池 |
| CN1304640C (zh) * | 2003-09-18 | 2007-03-14 | 攀枝花钢铁有限责任公司钢铁研究院 | 全钒离子液流电池电解液的电解制备方法 |
-
2005
- 2005-05-30 CN CNB2005100756081A patent/CN100438190C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102144321A (zh) * | 2008-07-01 | 2011-08-03 | 迪亚能源股份有限公司 | 氧化还原流通单元电池 |
| CN102144321B (zh) * | 2008-07-01 | 2014-03-12 | 迪亚能源股份有限公司 | 氧化还原流通单元电池 |
| 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 |
| CN101614719B (zh) * | 2009-07-30 | 2011-04-13 | 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 | 高锰酸钾氧化—硫酸亚铁铵滴定法测定钒含量 |
| CN101819882A (zh) * | 2010-04-19 | 2010-09-01 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种用于超级电容器的电解液和超级电容器 |
| CN102110836A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-06-29 | 上海林洋储能科技有限公司 | 一种高稳定性的钒离子电解液 |
| CN102637892B (zh) * | 2012-04-11 | 2014-12-10 | 朝阳华鼎储能技术有限公司 | 一种全钒离子氧化还原液流电池电解液的制备方法 |
| CN102637892A (zh) * | 2012-04-11 | 2012-08-15 | 朝阳华鼎储能技术有限公司 | 一种全钒离子氧化还原液流电池电解液的制备方法 |
| CN102978647A (zh) * | 2012-12-05 | 2013-03-20 | 吉首市汇锋矿业有限责任公司 | 用于制备钒电池电池液的电解系统和电解方法 |
| CN103199292A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-10 | 胡国良 | 钒电池负极液的制备方法 |
| 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 |
| CN106340664A (zh) * | 2016-11-11 | 2017-01-18 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 全钒电池电解液及其制备方法 |
| 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 |
| CN108777316A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-11-09 | 长沙有色冶金设计研究院有限公司 | 一种钒电池电解液的生产工艺及系统 |
| CN108777316B (zh) * | 2018-06-05 | 2020-05-12 | 长沙有色冶金设计研究院有限公司 | 一种钒电池电解液的生产工艺及系统 |
| CN110615476A (zh) * | 2019-10-24 | 2019-12-27 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 利用失效的钒电池正极电解液制取m相vo2的方法 |
| CN110734088A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-01-31 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 利用失效的钒电池负极电解液制取m相vo2的方法 |
| CN118336060A (zh) * | 2024-04-10 | 2024-07-12 | 山西国润储能科技有限公司 | 一种全钒液流电池电解液及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100438190C (zh) | 2008-11-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100438190C (zh) | 全钒离子液流电池电解液及其制备方法 | |
| CN101635363B (zh) | 一种全钒离子液流电池电解液及其制备方法及电池 | |
| EP4030526A1 (en) | Neural network processing method and evaluation method, and data analysis method and device | |
| CN101572319A (zh) | 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 | |
| CN113764714A (zh) | 一种水系液流电池的电解液、全铁水系液流电池及应用 | |
| CN102867967A (zh) | 一种全钒液流储能电池用电极材料及其应用 | |
| CN105609796B (zh) | 全钒液流电池用电极材料的修饰方法 | |
| CN102881931A (zh) | 一种含磷全钒液流电池正极电解液 | |
| CN110867587A (zh) | 一种基于吡啶基吩嗪的高功率长寿命的中性水系混合液流电池 | |
| CN116259810A (zh) | 一种用于碱性全铁液流电池的负极电解液及其制备方法 | |
| CN101901937B (zh) | 银离子作为正极催化剂的铈离子电解液及其制备方法 | |
| CN114447386A (zh) | 一种全钒液流电池电解液的制备方法 | |
| CN102881932B (zh) | 一种含锰的钒液流电池电解液 | |
| CN114447385A (zh) | 一种正负极电解液不同pH值的双膜水相有机液流电池 | |
| CN110556560A (zh) | 一种儿茶酚类正极电解液及其在液流电池中的应用 | |
| CN113782841B (zh) | 一种锌电池电解液及其制备方法 | |
| CN106328975A (zh) | 一种全钒氧化还原液流电池 | |
| CN110265676B (zh) | 一种利用微生物燃料电池浸出钴酸锂的方法 | |
| KR20130042941A (ko) | 레독스 커플 담지 나노입자 및 이를 포함하는 레독스 흐름전지 | |
| CN106450400A (zh) | 一种全钒氧化还原液流电池 | |
| CN109888355A (zh) | 正负极电解液及其制备方法和在a9型号液流电池中应用 | |
| CN110010949A (zh) | 正负极电解液及其制备方法和在a11型号液流电池中应用 | |
| CN113903964B (zh) | 一种简易的提高钒电池性能的方法及应用 | |
| CN114551954B (zh) | 一种锌铁液流电池用负极电解液 | |
| CN212750932U (zh) | 一种可加速铬还原的阴极和微生物燃料电池反应器 |
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 | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20081126 |