KR20140017185A - 레독스 흐름전지용 전해액 및 그 제조방법 - Google Patents

레독스 흐름전지용 전해액 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내열화성이 우수하고, 저내부저항성으로 인해 도전성이 우수하고, 저온특성이 우수한 레독스 흐름전지용 전해액 및 그 제조방법을 제공한다.
그 레독스 흐름전지용 전해액은, 정제된 증류수에 바나듐 화합물인 출발물질 V2O5, V2O3, V2O4, NH4VO3 중 1종 또는 2종을 첨가하여 교반시키고, 교반된 화합물에 환원제인 N2H4(hydrazine) 및 N2H4수화물, HO2CCO2H(oxalic acid) 및 HO2CCO2H수화물, NaBH4(sodiumborohydride) 및 NaBH4수용액 중 1종 또는 2종을 선택하여 첨가하여 상기 출발물질을 환원시킨 후,H2SO4 또는 H3PO4를 첨가하여 제조한 기본 전해액; 상기 기본 전해액 100중량부를 기준으로 프로필렌 카보네이트(Propylene Carbonate ; PC) 및 디에틸 카보네이트(DiEthyl Carbonate ; DEC)로 이루어진 5 내지 10 중량부의 제1첨가제; 및 상기 기본 전해액 100중량부를 기준으로 포스파젠 유도체로 이루어진 제2첨가제 4 내지 6 중량부의 제2첨가제로 구성된다.

Description

레독스 흐름전지용 전해액 및 그 제조방법{Electrolyte for Redox Flow Battery and Method for Manufacturing Thereof}
본 발명은 일명 2차 전지라 칭하는 레독스 흐름전지용 전해액에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내열화성이 우수하고, 저내부저항성으로 인해 도전성이 우수하고, 저온특성이 우수한 레독스 흐름전지용 전해액 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 지구 온난화의 주요 원인인 온실가스 배출을 억제하기 위한 방법으로 태양광에너지나 풍력에너지 같은 재생에너지가 각광을 받고 있으며 이들의 실용화 보급을 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 이와 같은 재생에너지는 입지환경이나 자연조건에 의해 크게 영향을 받는다. 더욱이, 재생에너지는 출력 변동이 심하기 때문에 에너지를 연속적으로 고르게 공급할 수 없다는 단점이 있었다.
따라서, 에너지의 출력을 고르게 하기 위해서 출력이 높을 때는 에너지를 저장하고 출력이 낮을 때는 저장된 에너지를 사용할 수 있는 저장장치의 개발이 중요시되고 있으며, 이와 같은 대표적인 대용량 저장장치로는 납축전지, NaS 전지 그리고 레독스 흐름전지 (RFB : Redox Flow Battery) 등이 있다.
납축전지는 다른 전지에 비해 상업적으로 널리 사용되고 있으나 낮은 효율 및 주기적인 교체로 인한 유지보수의 비용과 전지 교체시 발생하는 산업폐기물의 처리문제 등의 단점이 있으며, 또한 NaS 전지의 경우 에너지효율이 높은 것이 장점이나 300℃이상의 고온에서 작동하는 단점이 있다. 반면, 레독스 흐름전지는 유지 보수비용이 적고 상온에서 작동가능하며 용량과 출력을 각기 독립적으로 설계할 수 있는 특징이 있기 때문에 최근 대용량 저장장치로의 많은 연구가 진행되고 있다.
한편, 상기 레독스 흐름 전지에 사용되는 전해액은 산화, 환원성을 갖는 물질이 용액에 용해될 수 있고 그 반응이 가역적일 때 적용가능하며, 초기 레독스 전지의 전해액은 양극과 음극에 서로 다른 물질의 산화환원성을 적용하여 사용하였으나, 충방전 동안 이온화된 물질들이 분리막을 통해 서로 교차하는 현상으로 인해 용량이 감소하는 단점이 초래되었다.
이를 방지하기 위해, 이온 교차현상을 최소화할 수 있는 방법으로 바나듐을 양극과 음극에 같이 사용하는 것이 제시되었으며 바나듐을 전해액에 적용시 높은 전지전압을 얻을 수 있고, 순환수명이 연장되는 효과가 제공되기도 하였다.
그러나 기존의 바나듐계 전해액은 대개 VOSO4를 증류수와 혼합된 황산에 용해시켜 사용하고 있으며, 이 같은 VOSO4은 V2O5에 비해 약 10배 이상 가격이 비싸고 물질 내 수분함유량이 일정하지 않기 때문에 용액 내의 바나듐 첨가량을 정확히 조절할 수 없는 문제점이 있었다.
이에 최근에는 위와 같은 문제점을 극복하기 위해 V2O5 또는 바나듐 무기염 등을 VOSO4이 용해된 용액 또는 VOSO4이 용해되지 않은 용액에 첨가한 뒤 전해 환원하여 전해액을 제조하는 방법이 제안되었으며, 또한 VOSO4이 용해된 용액에 환원제(옥살산)와 V2O5이 첨가된 산을 첨가하거나 NH4VO3가 첨가된 황산용액에 환원제(옥살산)를 첨가하여 제조된 전해액이 제안되기도 하였다.
그러나 이 같은 전해액들은 시간이 오래 걸리거나 전해액에 불순물이 잔류하는 단점이 있었다.
이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 종래의 실시예로서, 특허 공개 제10-2011-64058호에 레독스 흐름전지 전해액 제조방법이 개시되어 있다.
상기 특허공개 10-2011-64058호의 레독스 흐름전지용 전해액 제조방법에 의하면, 증류수에 바나듐화합물인 출발물질을 첨가하여 교반시키고, 상기 출발물질이 포함된 바나듐화합물 수용액에 환원제를 첨가하여 환원시킨 후 H2SO4 또는 H3PO4 인 산을 첨가하여 제조하며, 여기서 상기 출발물질은 V2O5, V2O3, V2O4, NH4VO3 중 일종 또는 이종이상 선택사용하며, 상기 환원제는 바나듐화합물이 첨가된 증류수에 NH4OH를 바나듐화합물 대비 0.01~10 mol의 몰비율로 첨가하여 화합물의 염기를 바꾼 다음에 환원제를 첨가하도록 할 수 있고, 이 같은 제조방법에 의해 제조된 VOSO4가 첨가된 H2SO4 레독스 흐름전지 전해액은, 바나듐 농도는 0.001M~10M 이고, H2SO4 농도는 0.001M~16M이며; VOHPO4가 첨가된 H3PO4 레독스 흐름전지 전해액은, 바나듐 농도는 0.001M~10M 이고, H3PO4 농도는 0.001M~12M이다.
이 같은 레독스 흐름전지 전해액은, VOSO4가 첨가된 H2SO4와 VOHPO4가 첨가된 H3PO4의 바나듐계 레독스 전해액 제조 단가를 낮추고, 쉽고 빠르게 전해액 제조가 가능할 뿐 아니라 용액내 바나듐 첨가량을 정확하게 제어할 수 있어 불순물을 최소화할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.
그러나, 상기 특허 공개 10-2011-64058호에 의해 제조된 레독스 흐름전지용 전해액은 다소의 문제점이 초래되는 것으로 나타났다. 먼저, 대용량의 레독스 흐름 전지의 경우 고온에서 열화가 발생되어 전기 수율에 영향을 미치고, 전해액이 점도가 높아 내부저항성이 증대되어 도전성이 저하되며, 전해액의 순환중 전지의 구성요소와의 화학적 반응에 따른 부식이 초래되는 문제점이 있다.
또한, 대용량의 레독스 흐름전지의 전지의 작동 중 고온 환경에서 용량이 급격하게 저하되고, 저항이 급격하게 증가하기 때문에 수율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 대용량의 레독스 흐름 전지의 경우 고온에서의 열화를 방지하고, 내부저항성을 감소시켜 도전성을 향상시키며, 전지의 구성요소의 부식을 방지하고, 용량의 저하를 방지하며, 저항의 증가를 방지하여 전기발생 및 축전 효율을 향상시킬 수 있는 레독스 흐름전지용 전해액 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명에 따른 레독스 흐름전지용 전해액은, 정제된 증류수에 바나듐 화합물인 출발물질 V2O5, V2O3, V2O4, NH4VO3 중 1종 또는 2종을 첨가하여 교반시키고, 교반된 화합물에 환원제인 N2H4(hydrazine) 및 N2H4수화물, HO2CCO2H(oxalic acid) 및 HO2CCO2H수화물, NaBH4(sodiumborohydride) 및 NaBH4수용액 중 1종 또는 2종을 선택하여 첨가하여 상기 출발물질을 환원시킨 후, H2SO4 또는 H3PO4를 첨가하여 제조한 기본 전해액; 상기 기본 전해액 100중량부를 기준으로 프로필렌 카보네이트(Propylene Carbonate ; PC) 및 디에틸 카보네이트(DiEthyl Carbonate ; DEC)로 이루어진 5 내지 10 중량부의 제1첨가제; 및 상기 기본 전해액 100중량부를 기준으로 포스파젠 유도체로 이루어진 4 내지 6 중량부의 제2첨가제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 하나의 특징에 따르면, 제1첨가제의 프로필렌 카보네이트(Propylene Carbonate ; PC) 와 디에틸 카보네이트(DiEthyl Carbonate ; DEC)의 중량비는 3 ~ 4 : 6 ~ 7이다.
상기 목적은 또한, 레독스 흐름전지용 전해액 제조방법에 있어서, 1M의 VOSO4가 첨가된 3M의 H2SO4 100mL를 제조하고, 증류수 69.45mL를 준비하며, 여기에 산화가가 +5가인 V2O5 (순도 : 99%) 0.5M (9.19g)을 첨가하여 증류수 내에서 완전히 혼합하고, 바나듐의 산화가를 +5가에서 +4가로 환원시키기 위해 혼합된 바나듐을 용액에 N2H4ㅇH2O (hydrazinemonohydrate, 순도 : 98%)을 0.25M (1.28mL) 첨가하며, 이 혼합용액에 H2SO4(순도 : 99.999%)을 4M (21.32mL)을 첨가하여 기본 전해액을 완성하는 단계; 상기 기본 전해액 100중량부를 기준으로 7.5중량부의 제1첨가제를 상온에서 혼합 및 교반하는 단계; 및 상기 기본 전해액 100중량부를 기준으로 5중량부의 제2첨가제를 상온에서 혼합 및 교반하여 전해액을 완성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지용 전해액 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 레독스 흐름전지용 전해액에 의하면, 대용량의 레독스 흐름 전지의 경우 고온에서의 열화가 방지되어 전기 수율을 안정적으로 유지할 수 있고, 전해액이 점도가 낮아 내부저항성이 저하되어 도전성이 향상되며, 전해액의 순환중 전지의 구성요소와의 화학적 반응에 따른 부식을 방지하며, 대용량의 전지에서 용량의 저하를 방지하고, 저항의 증가를 방지하여 전기발생 및 축전 효율을 향상시킬 수 있는 현저한 효과가 있는 것이다.
이하, 본 발명 따른 레독스 흐름전지용 전해액의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
기본적으로, 본 발명에 따른 레독스 흐름전지용 전해액은, 정제된 증류수에 바나듐 화합물인 출발물질 V2O5, V2O3, V2O4, NH4VO3 중 1종 또는 2종을 첨가하여 교반시키고, 교반된 화합물에 환원제인 N2H4(hydrazine) 및 N2H4수화물, HO2CCO2H(oxalic acid) 및 HO2CCO2H수화물, NaBH4(sodiumborohydride) 및 NaBH4수용액 중 1종 또는 2종을 선택하여 첨가하여 상기 출발물질을 환원시킨 후,H2SO4 또는 H3PO4를 첨가하여 제조된다.
선택적으로, 상기 출발물질에 환원제를 첨가하기 이전에 바나듐화합물 수용액에 NH4OH를 첨가하여 화합물의 염기를 바꾼 다음 환원제가 첨가되도록 할 수 있다. 이때 상기 NH4OH의 첨가비율은 바나듐산화물 대비 0.01~10mol의 몰비율로 첨가할 수 있는바, 즉 바나듐산화물이 0.001M~10M으로 첨가될 때 NH4OH는 0.01~10M의 비율로 첨가할 수 있다.
즉, 출발물질을 증류수에 첨가하여 용액 내에 완전히 교반시키고, N2H4(hydrazine)및 N2H4수화물, HO2CCO2H(oxalic acid)및 HO2CCO2H수화물, NaBH4(sodium borohydride) 및 NaBH4수용액 등의 환원제를 사용하여 출발물질을 환원시킨다. 이후 H2SO4와 H3PO4를 첨가하여 VOSO4가 첨가된 H2SO4또는 VOHPO4가 첨가된 H3PO4을 제조하는 것이다.
위와 같이 제조된 VOSO4가 첨가된 H2SO4전해액은 바나듐 몰농도가 0.001M~10M이고, H2SO4 몰농도가 0.001M~16M을 가지고, VOHPO4가 첨가된 H3PO4전해액은 바나듐 몰농도가 0.001M~10M이고, H3PO4 몰농도가 0.001M~12M을 가지며, 이러한 전해액을 이용하여 레독스 전지를 제조할 수 있으며, 이때 상기 전해액은 양극전해액이나 음극전해액 중 어느 일측 또는 양극과 음극전해액 모두에 사용할 수 있으며, 또한 상기 전해액은 전해환원 한 후 음극전해액으로 사용하거나 양극과 음극전해액 모두에 사용할 수 있다.
특히 본 발명에 따른 레독스 흐름전지용 전해액은, 용량 및 수명을 증가시킴은 물론 저항을 저감시키기 위해 제1첨가제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1첨가제는 프로필렌 카보네이트(Propylene Carbonate ; PC) 및 디에틸 카보네이트(DiEthyl Carbonate ; DEC)로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 항제항제를 구성하는 프로필렌 카보네이트 및 디에틸 카보네이트의 중량비가 3 ~ 4 : 6 ~ 7인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 프로필렌 카보네이트의 중량비가 3미만이면 혼합물의 농도가 증대되는 반면, 4를 초과하면 혼합물의 농도가 과도하게 감소될 수 있으며, 디에틸 카보네이트의 중량비가 6미만이거나 7을 초과하면 결합안정성이 저하될 수 있다. 따라서, 프로필렌 카보네이트 및 디에틸 카보네이트의 중량비는 3.5 : 6.5로 설정되는 것이 가장 바람직하다.
한편, 상기 제1첨가제는 상기와 같이 제조된 기본 전해액 100 중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부가 첨가되거나 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 제1첨가제의 중량부의 인수가 5 미만이면 저항성이 미약할 수 있는 반면, 제1첨가제의 인수가 10틀 초과하면 전기발생성능이 저하될 수 있다. 따라서, 상기와 같이 제조된 기본 전해액 100 중량부를 기준으로 상기 제1첨가제는 7.5 중량부가 첨가되거나 혼합되는 것이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 하나의 특징에 따르면, 본 발명에 따른 레독스 흐름전지용 전해액은, 구성요소의 부식을 방지하고, 도전성을 향상시키며, 열화를 방지하고, 우수한 저온 특성을 유지하기 위해 제2첨가제를 더 포함한다. 상기 제2첨가제로는 포스파젠 유도체가 바람직하다.
상기 포스파젠 유도체는 바나듐 이온원의 분해를 억제하여 안정화에 기여하고, 이에 따라 전해액의 분해반응이 억제되어 부식 및 열화를 억제할 수 있는 것이다.
그리고 포스파젠 유도체는 상온(25℃)에서는 저 점도의 액체상태를 유지하므로 전해액 전체의 저점도화가 달성되며, 이에 따라 저내부저항 및 높은 도전성을 유지하는 레독스 흐름전지용 전해액이 제공될 수 있는 것이다.
또한, 포스파젠 유도체를 함유하는 본 발명에 따른 전해액은 저온특성을 유지할 수 있어, 특히 기온이 낮은 지방이나 저온의 외부에 설치되는 경우에도 장시간 우수한 방전특성을 제공할 수 있는 것이다.
더욱이, 포스파젠 유도체는 전해액 또는 지지염의 분해 또는 반응을 억제하여 안정화에 기여함에 따라, 전기적 특성을 안정적으로 유지하면서 열화를 방지할 수 있는 것이다.
한편, 상기 첨가제는 상기 기본 전해액 100 중량부를 기준으로 4 내지 6 중량부가 첨가되거나 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 첨가제의 중량부의 인수가 4 미만이거나 6을 초과하면 적정 점도를 유지하지 못함으로 인해, 전해액 전체의 저점도화, 저내부저항, 높은 도전성, 방전특성 등이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 첨가제의 가장 바람직한 중량비는 5이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 구현하면 다음과 같다.
실시예 1
1M의 VOSO4가 첨가된 3M의 H2SO4 100mL를 제조하고, 증류수 69.45mL를 준비하였으며, 여기에 산화가가 +5가인 V2O5 (순도 : 99%) 0.5M (9.19g)을 첨가하여 증류수 내에서 완전히 혼합하였고, 바나듐의 산화가를 +5가에서 +4가로 환원시키기 위해 혼합된 바나듐을 용액에 N2H4ㅇH2O (hydrazinemonohydrate, 순도 : 98%)을 0.25M (1.28mL) 첨가하였으며, 이 혼합용액에 H2SO4(순도 : 99.999%)을 4M (21.32mL)을 첨가하여 기본 전해액을 완성하였다.
이후 이 기본 전해액 100중량부를 기준으로 7.5중량부의 제1첨가제와 5중량부의 제2첨가제를 상온에서 혼합 및 교반하여 전해액을 완성하였다. 여기서, 제1첨가제는 프로필렌 카보네이트(Propylene Carbonate ; PC) 와 디에틸 카보네이트(DiEthyl Carbonate ; DEC)가 3.5 : 6.6의 중량비로 설정되었으며, 제2첨가제는 포스파젠 유도체를 이용하였다.
실시예2
기본 전해액의 제조는 상기 실시예 1과 동일하며, 그 기본 전해액 100 중량부에 5중량부의 제1첨가제와 4중량부의 제2첨가제를 혼합 및 교반하여 전해액을 완성하였으며, 나머지 실시조건은 실시예 1과 동일하다.
실시예3
기본 전해액의 제조는 상기 실시예 1과 동일하며, 그 기본 전해액 100 중량부에 5중량부의 제1첨가제와 6중량부의 제2첨가제를 혼합 및 교반하여 전해액을 완성하였으며, 나머지 실시조건은 실시예 1과 동일하다.
실시예4
기본 전해액의 제조는 상기 실시예 1과 동일하며, 그 기본 전해액 100 중량부에 10중량부의 제1첨가제와 4중량부의 제2첨가제를 혼합 및 교반하여 전해액을 완성하였으며, 나머지 실시조건은 실시예 1과 동일하다.
실시예5
기본 전해액의 제조는 상기 실시예 1과 동일하며, 그 기본 전해액 100 중량부에 10중량부의 제1첨가제와 6중량부의 제2첨가제를 혼합 및 교반하여 전해액을 완성하였으며, 나머지 실시조건은 실시예 1과 동일하다.
비교예
1M의 VOSO4가 첨가된 3M의 H2SO4 100mL를 제조하고, 증류수 69.45mL를 준비하였으며, 여기에 산화가가 +5가인 V2O5 (순도 : 99%) 0.5M (9.19g)을 첨가하여 증류수 내에서 완전히 혼합하였고, 바나듐의 산화가를 +5가에서 +4가로 환원시키기 위해 혼합된 바나듐을 용액에 N2H4ㆍH2O (hydrazinemonohydrate, 순도 : 98%)을 0.25M (1.28mL) 첨가하였으며, 이 혼합용액에 H2SO4(순도 : 99.999%)을 4M (21.32mL)을 첨가하여 기본 전해액을 완성하였다.
위의 실시예 1 내지 5와 비교예를 각각 대용량 레독스 흐름전지에 적용하여 15℃ 이하의 온도 조건에서 100시간 이상 순환 사용한 결과, 실시예1이 실시예 2 내지 5 및 비교예에 비해 전해액의 저점도성, 저내부저항, 도전성, 방전특성 등이 평균적으로 가장 우수하였으며, 실시예 2 내지 5 또한 비교예에 비해 점도성, 저내부저항, 도전성, 방전특성 등이 평균적으로 우수한 것으로 나타났다.
따라서, 본 발명에 따른 레독스 흐름전지용 전해액에 의하면, 기본 전해액에 각각의 첨가제를 포함시킴으로써, 전해액의 저점도성, 저내부저항, 도전성, 방전특성 등이 향상되며, 이에 따라 전기 수율 및 축전 효율이 안정적으로 유지되고, 내부저항성이 저하되어 도전성이 향상되며, 전지의 구성요소의 부식이 방지되는 것이다.

Claims (3)

  1. 레독스 흐름전지용 전해액에 있어서,
    정제된 증류수에 바나듐 화합물인 출발물질 V2O5, V2O3, V2O4, NH4VO3 중 1종 또는 2종을 첨가하여 교반시키고, 교반된 화합물에 환원제인 N2H4(hydrazine) 및 N2H4수화물, HO2CCO2H(oxalic acid) 및 HO2CCO2H수화물, NaBH4(sodiumborohydride) 및 NaBH4수용액 중 1종 또는 2종을 선택하여 첨가하여 상기 출발물질을 환원시킨 후, H2SO4 또는 H3PO4를 첨가하여 제조한 기본 전해액;
    상기 기본 전해액 100중량부를 기준으로 프로필렌 카보네이트(Propylene Carbonate ; PC) 및 디에틸 카보네이트(DiEthyl Carbonate ; DEC)로 이루어진 5 내지 10 중량부의 제1첨가제; 및
    상기 기본 전해액 100중량부를 기준으로 포스파젠 유도체로 이루어진 4 내지 6 중량부의 제2첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지용 전해액.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1첨가제의 프로필렌 카보네이트(Propylene Carbonate ; PC) 와 디에틸 카보네이트(DiEthyl Carbonate ; DEC)의 중량비는 3 ~ 4 : 6 ~ 7인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지용 전해액.
  3. 제1항 또는 제2항에 따른 레독스 흐름전지용 전해액 제조방법에 있어서,
    1M의 VOSO4가 첨가된 3M의 H2SO4 100mL를 제조하고, 증류수 69.45mL를 준비하며, 여기에 산화가가 +5가인 V2O5 (순도 : 99%) 0.5M (9.19g)을 첨가하여 증류수 내에서 완전히 혼합하고, 바나듐의 산화가를 +5가에서 +4가로 환원시키기 위해 혼합된 바나듐을 용액에 N2H4ㅇH2O (hydrazinemonohydrate, 순도 : 98%)을 0.25M (1.28mL) 첨가하며, 이 혼합용액에 H2SO4(순도 : 99.999%)을 4M (21.32mL)을 첨가하여 기본 전해액을 완성하는 단계;
    상기 기본 전해액 100중량부를 기준으로 7.5중량부의 제1첨가제를 상온에서 혼합 및 교반하는 단계; 및
    상기 기본 전해액 100중량부를 기준으로 5중량부의 제2첨가제를 상온에서 혼합 및 교반하여 전해액을 완성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지용 전해액 제조방법.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015126132A1 (ko) * 2014-02-24 2015-08-27 오씨아이 주식회사 레독스 흐름 전지
CN104900898A (zh) * 2015-04-24 2015-09-09 南京工业大学 一种减小钒电池容量衰减的方法
CN106299435A (zh) * 2016-11-11 2017-01-04 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种高稳定性的全钒液流电池电解液及其制备方法
CN106384835A (zh) * 2016-11-11 2017-02-08 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 全钒液流电池电解液稳定剂及其制备方法
CN111200152A (zh) * 2018-11-19 2020-05-26 大连融科储能技术发展有限公司 一种全钒液流电池电解液的配方及工艺
CN112993361A (zh) * 2019-12-17 2021-06-18 江苏泛宇能源有限公司 钒电解液的制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015126132A1 (ko) * 2014-02-24 2015-08-27 오씨아이 주식회사 레독스 흐름 전지
CN104900898A (zh) * 2015-04-24 2015-09-09 南京工业大学 一种减小钒电池容量衰减的方法
CN106299435A (zh) * 2016-11-11 2017-01-04 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种高稳定性的全钒液流电池电解液及其制备方法
CN106384835A (zh) * 2016-11-11 2017-02-08 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 全钒液流电池电解液稳定剂及其制备方法
CN111200152A (zh) * 2018-11-19 2020-05-26 大连融科储能技术发展有限公司 一种全钒液流电池电解液的配方及工艺
CN112993361A (zh) * 2019-12-17 2021-06-18 江苏泛宇能源有限公司 钒电解液的制备方法
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