一種全釩液流電池電解液的生產方法
2023-06-27 17:58:51
一種全釩液流電池電解液的生產方法
【專利摘要】本發明提供了一種高純全釩液流電池用電解液的生產方法。以釩的氧化物為主要原料，通過適當的方法調整釩價態，最終獲得特定濃度、特定價態的釩電池電解液。該發明的優點：工藝過程簡單，操作容易，原料成本低。主要步驟如下：1)稀釋酸溶液，將濃酸加入到水中，並攪拌均勻，適當冷卻；2)加入定量的釩氧化物，攪拌至物料溶解，製得VO2+的酸溶液；3)加入定量的V2O3，攪拌至物料溶解；4)檢測溶液的釩、酸根濃度，並根據檢測結果，調整釩價態和酸根濃度。過濾，濾渣返回下一次循環，濾液進入調整槽，經調整，得到合格的釩電池電解液。
【專利說明】一種全釩液流電池電解液的生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及釩電池電解液，具體為一種釩價態介於+3到+4價的全釩液流電池電解液的生產方法。
技術背景
[0002]近幾年來，全釩液流釩電池(VRB)作為新興的儲能電池，被廣泛應用於風電、太陽能發電的儲能過程。釩電池電解液作為關鍵的儲能介質，是釩電池的主要組成部分。
[0003]因此，低成本、大規模的生產釩電池電解液將有助於釩電池的工業化應用。
[0004]CN101174705公開的技術為使用V2O5和V2O3混合粉末為主要原料，添加適當的添力口劑，使用電解池電解得到5-6mol/l的電解液。
[0005]CN102354762公布的技術為使用五氧化二釩加入硫酸活化，再加入高純還原劑進行還原，將所得的硫酸氧釩溶液在隔膜電解池中電解液還原，得到高純度的釩電池電解液。
[0006]CN101651221公布的技術為使用五氧化二釩或三氧化二釩溶於硫酸溶液中，加入抗壞血酸、抗壞血酸酶等還原劑，可直接得到釩電池電解液。
[0007]CN101728560公布的技術為使用高純V2O3為原料，加入適當的添加劑和還原劑，在
高純氮氣保護下，直接採用化學法製得釩電池負極電解液。
[0008]CN102468509公布的技術為使用偏釩酸銨和碳酸氫銨為原料，高溫煅燒得到V2O3,以高溫硫酸溶解V2O3,再加入V2O5調整釩價態，最終製得釩電池電解液。
[0009]上述釩電池電解液的各種生產方法，有的分兩步，首先製得硫酸氧釩，再電解製得合適價態的電解液。有的加入添加劑焙燒，高溫溶解，製得電解液。
[0010]由於電解池的製造成本較高，日常維護困難，功率受到電源限制，因此電解的辦法在釩電池電解液工業大規模應用時受到很大限制。
[0011]需要提供一種不必電解、低成本，可大規模生產的釩電池電解液生產技術。
【發明內容】
[0012]本發明解決的技術問題在於提供一種不需電解、低成本，可大規模生產的釩電池電解液生產技術。
[0013]本發明的技術方案為:
[0014]以V205、V6013、V204、V02、V203中的一種或幾種為原料，以硫酸或鹽酸溶解，首先製得含硫酸氧釩或二氯氧釩溶液，然後加入V2O3進一步製得釩電池電解液。生產方法如下:
[0015]1.將濃硫酸或濃鹽酸加入到水中，稀釋到一定濃度；
[0016]2.將V205、V6O13> V2O4, VO2, V2O3中的一種或幾種緩慢加入到稀釋好的酸中，
[0017]攪拌至溶解完全；
[0018]3.檢測溶液的釩濃度、釩價態、酸根濃度；
[0019]4.根據檢測結果，計算加入V2O3，攪拌至溶解完全，過濾；
[0020]5.加水稀釋至特定濃度。
[0021 ] 反應過程中，應適當冷卻溶液，維持溶液溫度。[0022]本發明的優點:
[0023]本發明以釩的氧化物為原料，不使用任何其他添加劑，不使用電解池電解還原，一次性製得釩電池電解液。相對於電解法，本工藝生產成本極大降低，生產設備的維護簡單，生產操作簡單。
【具體實施方式】
[0024]以下將針對
【發明內容】
中提到的生產方法，以具體實例進行說明，但本發明並不限於以下實施例。
[0025]實施例1
[0026]向容器中加入3m3水，開啟循環冷卻水，攪拌並加入1.9m392.5%的濃硫酸，加入520KgV204,攪拌至溶解完全，得到純藍色透明液體。檢測VO2+濃度為lmol/1，硫酸根濃度
5.3mol/l的硫酸、硫酸氧釩混合溶液。溶液溫度92°C，加入470KgV203，攪拌至粉末溶解完全，得到藍綠色的透明液體，檢測溶液釩價態為+3.5。加水稀釋至釩濃度1.6mol/l，硫酸根4.24mol/lο
[0027]實施例2
[0028]向容器中加入3m3水，開啟循環冷卻水，攪拌加入1.9m392.5%濃硫酸，加入288KgV205，溫度93°C，攪拌並緩慢加入720KgV203，至釩價態為+3.5。檢測釩濃度2.3mol/l,硫酸根6.lmol/1,加水稀釋至f凡濃度1.6mol/l,硫酸根4.24mol/l。
[0029]實施例3.[0030]向容器中加入3m3 7jC,開啟循環冷卻水，攪拌加入1.9m392.5%濃硫酸，加入410KgV6O13,攪拌Ih後，溫度90°C，緩慢加入600Kg V2O3,攪拌至溶解完全。檢測溶液的釩平均價態為+3.48。加水稀釋至釩濃度1.61mol/l，硫酸根
[0031]4.16mol/L.[0032]實施例4
[0033]向容器中加0.7m3 /K，開啟循環冷卻水，攪拌加入2m3濃鹽酸，加入300KgV204，攪拌至溶解澄清，得到純藍色透明液體。檢測VO2+為2.3mol/l，加熱至90°C並加入275KgV203，繼續攪拌至固體溶解澄清。檢測釩平均價態為+3.51。稀釋釩濃度至2.5mol/l，氯離子
6.7mol/lο
[0034]實施例5
[0035]向容器中加0.85m3水，開啟循環冷卻水，攪拌加入2.3m3濃鹽酸，加入165KgV205，加熱至90°C，攪拌並緩慢加入400KgV203，至釩價態為+3.5。檢測釩濃度2.3mol/l，氯離子
6.lmol/1,加水稀釋至f凡濃度2.5mol/l,氯離子8mol/l。
[0036]實施例6
[0037]向容器中加Im3水，開啟循環冷卻水，攪拌加入4.1m3濃鹽酸，加入410KgV6013，攪拌Ih後，加熱至90°C，緩慢加入600Kg V2O3，攪拌至溶解完全。檢測溶液的釩平均價態為+3.52。加水稀釋至f凡濃度2.51mol/l，氯離子8.05mol/l。
【權利要求】
1.一種全釩液流電池電解液的生產方法，其特徵在於:以釩氧化物為主要原料，以強酸溶解釩氧化物，首先製得VO2+的溶液，利用反應放熱，溶液維持溫度在80°C -1OO0C，加入V2O3攪拌溶解，最終獲得釩價態合格的釩電解液。
2.按照權利要求1所述的全釩液流電池電解液的生產方法，其特徵在於:加入V2O3之前，溶液的溫度優選應介於90°C -95°C。
3.按照權利要求1所述的全釩液流電池電解液的生產方法，其特徵在於:所述的釩氧化物包括v205、V6013、V2O4, VO2, V2O3中的一種或二種以上。
4.按照權利要求1所述的全釩液流電池電解液的生產方法，其特徵在於:所使用的強酸是質量濃度92.5-98%濃硫酸或者質量濃度31-38%鹽酸。
5.按照權利要求1所述的全釩液流電池電解液的生產方法，其特徵在於:所得到的產物為H2SO4WOSO4W2(SO4)3的溶液混合物或者HC1\V0C12\VC13的溶液混合物。
6.按照權利要求1所述的全釩液流電池電解液的生產方法，其特徵在於:所得釩電池電解液的釩濃度為l-3mol/l。
7.按照權利要求1所述的全釩液流電池電解液的生產方法，其特徵在於:釩價態合格是指釩價態介於+3到+4之間可控。
8.按照權利要求1所述的全釩液流電池電解液的生產方法，其特徵在於:所採用的V2O3釩含量為67-68%。
9.按照權利要求1所述的全釩液流電池電解液的生產方法，其特徵在於: 採用釩氧化物為主要原料，通過加酸溶解，不必進一步電解，可直接製得釩電解液； 首先以釩的氧化物製得純淨的VO2+溶液，再加入V2O3,進一步製得釩電池電解液。
10.按照權利要求1所述的全釩液流電池電解液的生產方法，其特徵在於: 具體過程如下: 1)稀釋酸溶液，將濃硫酸或者濃鹽酸加入到水中，並攪拌均勻，維持溫度>600C ； 2)加入釩氧化物，攪拌至物料溶解，製得VO2+的酸溶液； 3)保持溶液溫度>90°C加入V2O3，攪拌至物料溶解。
【文檔編號】H01M8/18GK103427103SQ201310323210
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年7月29日 優先權日:2013年7月29日
【發明者】宋明明, 陳彥博, 閻成友, 李曉俠, 郝玥 申請人:大連博融新材料有限公司