一種高純度硫酸氧釩電解液的製備方法

2023-04-25 00:26:26 1

一種高純度硫酸氧釩電解液的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種高純度硫酸氧釩電解液的製備方法。本高純度硫酸氧釩電解液的製備方法通過提取硫酸氧釩溶液、無機還原硫酸氧釩溶液、混合萃取劑製備、硫酸氧釩反萃取、有機還原硫酸氧釩反萃取液、硫酸氧釩電解液前體濃縮等步驟，製備一種高純度的硫酸氧釩電解液。本發明一種高純度硫酸氧釩電解液的製備方法工藝簡單、成本低廉，廣泛適用於全釩電池用硫酸氧釩電解液規模生生產。
【專利說明】一種高純度硫酸氧釩電解液的製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高純度硫酸氧釩電解液的製備方法。

【背景技術】
[0002] 全釩氧化還原液流電池（VRB)是一種優秀的儲能裝置。該電池容量取決於電解液 的量和釩離子濃度，電解液可以與電池分開放置，電池壽命長，可靠性高，可快速充放電。在 光伏發電、風力發電、削峰填谷等方面有很大發展前景。VRB電池沒有固態反應，不發生電極 物質結構形態的改變，且價格便宜，安全環保，操作和維護費用低。VRB電池由兩個電解液池 和一層層的電池單元組成。電解液池用於盛放兩種不同的電解液，每個電解液池配有一個 泵，用於在封閉的管道中為電池單元輸送電解液。電池單元由兩個"半單元"組成，兩個"半 單元"中分別盛放不同離子形態的釩的電解液，中間有隔膜和用於收集電流的電極。硫酸 氧釩電解液是釩電池電化學反應的活性物質和電能的載體，是全釩液流電池的關鍵材料， 對電池性能有直接影響。目前，釩電池的研究已進入實用化階段，其發展仍受一些關鍵因素 制約，高濃度及穩定性好的硫酸氧釩電解液的低成本製備是主要制約因素之一。現有全釩 液流電池技術條件下，為了保障電池的綜合性能，要求硫酸氧釩電解液中釩濃度> 2mol/L， 要求硫酸氧f凡中鈉、鉀或鎂分別< 40ppm，|丐< 25ppm，鐵、猛、錯、銅、鎳、鋅、鈦、鉻、鑰、鈷、 矽或砷等分別< lOppm，硫酸氧釩純度應99. 98%以上。我國擁有豐富的煉鋼釩渣及含釩 石煤資源，提釩過程中浸出、反萃取、樹脂解析所得硫酸氧釩溶液的釩濃度< 〇. 8mol/L，含 三價鐵與硫酸氧釩質量比在〇. 008、. 05範圍內，硫酸氧釩與金屬總雜質質量（V0S04/ΣMe < 80,pH < 1. 0,該硫酸氧f凡溶液不能滿足f凡電池電解液技術要求。當前，全f凡液流電池的 硫酸氧釩溶液的製備方法是把V2〇 5粉末直接加入H2S04溶液，加熱溶解，再加入還原劑將釩 的價態還原為四價。該方法製備的硫酸氧釩溶液濃度低，而且市售V 205粉末在酸溶解前，要 經進一步除雜提純，其能耗和成本高。直接溶解硫酸氧f凡是製備硫酸氧鑰;電解液最直接、最 簡便的方法。但硫酸氧釩價格昂貴，採用這種方法製備釩電池電解液經濟上不可行。電解 釩氧化物也被用於製備硫酸氧釩電解液。方法是採用H 2S04為陽極室電解液，V205和&50 4 為陰極室電解液，用石墨電極恆流電解。該方法的釩利用率低，而且電解液純度同樣取決於 原料V205的純度。


【發明內容】

[0003] 本發明要解決的技術問題是如何克服現有技術的上述缺陷，提供一種高純度硫酸 氧釩電解液的製備方法。
[0004] 為解決上述技術問題，本高純度硫酸氧釩電解液的製備方法包括以下步驟， 步驟（1):將氫氧化鈉用釩渣及石煤提取，得到pH為3. (Γ4. 0的硫酸氧釩溶液； 步驟（2):將按二價氧化物所需還原劑量:Γ5倍的無水亞硫酸鈉加入步驟（1)提取得到 的硫酸氧釩溶液； 步驟（3):按照重量份比例計，將P507 : TBP :磺化煤油為20?30 : 10?20 : 40?50混
【權利要求】
1. 一種高純度硫酸氧釩電解液的製備方法，其特徵是：所述製備方法包括以下步驟， 步驟（1):將氫氧化鈉用釩渣及石煤提取，得到pH為3. (Γ4. 0的硫酸氧釩溶液； 步驟（2):將按二價氧化物所需還原劑量:Γ5倍的無水亞硫酸鈉加入步驟（1)提取得到 的硫酸氧釩溶液； 步驟（3):按照重量份比例計，將P507 : TBP :磺化煤油為20?30 : 10?20 : 40?50混 合製成萃取劑，在相比〇/A=4 :1，萃取時間30min，澄清時間lOmin的條件下對步驟（2)製得 的硫酸氧釩溶液進行多級逆流萃取，級數為:Γ6級； 步驟（4):將步驟（3)得到的萃取液進行兩相分離，用去離子水洗滌載釩有機相，在相比 0/Α=10:1，洗滌時間5min的條件下；使用100g/L的硫酸溶液進行:Γ6級多級逆流反萃取載 釩有機相，相比〇/Α=1(Γ5 : 1，萃取時間lOmin，澄清時間5min，兩相分離後即製得硫酸氧釩 反萃取液； 步驟（5):向步驟（4)製得的硫酸氧釩反萃取液中加入氨水，至硫酸氧釩反萃取液pH 為2,加入檸檬酸調整溶液電位值< 100mV，用步驟（3)製得的萃取劑萃取，級數為：Γ6級， 相比〇/Α=5~1: 1，萃取時間為20min，兩相分離後，用3g/L的硫酸溶液洗滌載釩有機相，相 比〇/A=3:1，洗滌時間5min ;用50g/L的硫酸溶液多級逆流反萃取，級數為:Γ6級，相比0/ Α=1(Γ5 :1，反萃取時間20min，即得到硫酸氧釩電解液前體； 步驟（6):將步驟（5)製得的硫酸氧釩電解液前體通過蒸餾濃度至全其質量的70%，即 得本硫酸氧釩電解液。
【文檔編號】H01M8/18GK104064795SQ201410265280
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月16日 優先權日:2014年6月16日
【發明者】孫琦, 李巖, 孫慧英 申請人:青島乾運高科新材料股份有限公司