专利名称：一种钒电池正极电解液的制备方法
技术领域：
本发明涉及电池组，特别是一种全钒液流电池的正极电解液的制备方法。
背景技术：
澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)化学工程和工业化学学院的从1985年开始发表对钒电池的研究成果，主要是采用硫酸氧钒作为电池的活性物质.钒电池被认为是比铅电池更具有竞争力的化学电源，有巨大的市场潜力。现有的合成硫酸氧钒的技术路线是V2O5 —硫酸加热溶解一冷却稀释一加还原剂(草酸，亚硫酸等)还原一蒸发结晶一脱水一VOSO4 —溶于2 M的硫酸溶液中。在上述合成路线中，V2O5在硫酸溶液中溶解度很小，需要加热一段时间才能溶解(但溶解度仍然比较小)，同时，由于使用过量硫酸溶解V205,导致生成物中残留较多游离酸，溶液中H+浓度达2 mol/L，不利于蒸发结晶；并且， 由于使用还原剂，引入的杂质不易除去，如以草酸做还原剂，过量的草酸不易除去，以亚硫酸作还原剂，亚硫酸不稳定，容易在反应过程中溢出大量的SO2污染环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种全钒液流电池正极电解液的制备方法，以克服现有技术中全钒液流电池电解液制备方面的不足，且成本较低，可以大规模的应用于全钒液流电池正极电解液的制备。本发明的技术方案是全钒液流电池正极电解液其硫酸氧钒的制备方法，包括
(a)在I:1的硫酸溶液中加入V2O5和还原剂碳制成衆糊物；
(b)所制备的浆糊物经过高温烧结，烧结温度在80-600°C，得到固体物质；
(c)过滤蒸发，制备硫酸氧钒晶体；
Cd)加入2 mol/L的硫酸溶液，得到可用于全钒液流电池的正极钒电解液。上述步骤(a)中，硫酸是由比重为1.84 g/mL的浓硫酸稀释而成的1:1的稀硫酸。上述步骤(a)中的碳=V2O5 :硫酸的质量比为12 :200 :182 ;12:400 :182 ;12:600:182 ; 12:1000:182 ；24 :200 :182 ；24:400 :182 ；24 :600:182 ；24:1000:182 ；36 200 :182 ；36:400 :182 ；36 :600:182 ；36:1000:182 中的一种。本发明的主要反应方程式V205 + H2SO4 + C= VOSO4 + CO2 +CO 现有技术的主要反应方程式v205 + H2SO4 = (VO2) 2S04 + H2O
以草酸作还原剂
(VO2) SO4 + H2C2O4 + H2SO4 = 2V0S04 + 2C02 + 2H20 以亚硫酸作还原剂
(VO2) SO4 + H2SO3 = 2V0S04 + H2O本发明与现有工艺相比，将V2O5,碳和浓硫酸搅拌在一起，做成浆糊物质，在此制备过程中，省略了 V2O5在浓硫酸中的溶解过程，省略了冷却稀释步骤，直接加入还原剂碳，进行烧结，可大大减少生产时间，提高生产率；由于原技术路线中使用草酸，亚硫酸或其他还原齐U，过量的还原剂引入的杂质难以除去，而新的合成路线中，使用碳作为还原剂，过量的碳因为不溶于水和硫酸可以很快的进行分离，且生成物中流离酸含量低，H+浓度约O. Imol/L蒸发结晶过程变得简单，不需要在真空条件和较高温度下进行，因此能降低能耗，节约设备投入。
本发明的制备方法省略了加热溶解，冷却稀释等步骤，反应条件温和，工艺简单，成本低廉，产品质量稳定。
图I是本发明所制备电解液体稀释不同浓度时的紫外图谱；
图2是本发明所制备的电解液组装成电池的充放电 其中图I :通过紫外可见分光光度计进行波长扫描，VOSO4钒吸收峰为764 nm, UV-Vis 光谱图中可以看出(只有四价钒的吸收峰),最终固体的钒氧化物全部溶解并生成了 VOSO4溶液。
具体实施例方式本发明的具体实施方式
是全钒液流电池电解液的制备方法，包括a、在I :1的硫酸溶液中加入V2O55和C ;b、高温烧结，C过滤蒸发，得到硫酸氧钒晶体，d、所得晶体加入2 mol/L的硫酸溶液，得到可用于全钒电池的正极钒电解液。步骤a中，硫酸为比重I. 84的浓硫酸稀释成I 1的稀硫酸；原料C，V2O5和H2SO4的质量比为12 :200 :182 ； 12:400 182 ; 12:600:182 ; 12:1000:182 ；24 :200 :182 ；24:400 :182 ；24 :600:182 ；24:1000:182 ；36 :200 :182 ；36:400 :182 ；36 :600:182 ;36:1000:182 中的一种，其中硫酸为比重 I. 84 g/mL的浓硫酸，C的纯度大于等于99 % ;V205纯度大于等于98 % ；通过步骤a和步骤b所得的钒电池电解液充满电后可以直接使用。下面通过实例对本发明作进一步说明
实施例I
取纯度99 % C 1.2 g，纯度98 %的^05 18.2 g，比重为I. 84g/mL的浓硫酸40 g,用蒸馏水按I :1的比例将硫酸稀释，加入V2O5再逐步加入C，同时搅拌，冷却后过滤，并将溶液蒸发，加入2 mol/L的硫酸溶液，得到可用以钒电池的正极钒电解液。将制备的电解液放入电解池中进行充放电实验充电平台为1.7 V，放电平台为1.4 V。实施例2
取纯度99 % C 24 g，纯度98 %的V2O5 364 g,比重为I. 84g/mL的浓硫酸800 g,用蒸馏水按I :1的比例将硫酸稀释，加入V2O5再逐步加入C，同时搅拌，冷却后过滤，并将溶液蒸发，加入2 mol/L的硫酸溶液，得到可用以钒电池的正极钒电解液。将制备的电解液放入电解池中进行充放电实验充电平台为1.7 V，放电平台为1.4 V。实施例3
取纯度99 % C 240 g，纯度98 %的V2O5 3700 g,比重为I. 84g/mL的浓硫酸8000g,用蒸馏水按I :1的比例将硫酸稀释，加入V2O5再逐步加入C，同时搅拌，冷却后过滤，并将溶液蒸发，加入2 mol/L的硫酸溶液，得到可用以钒电池的正极钒电解液。将制备的电解液放入电解池中进行充放电实验 充电平台为1.7 V，放电平台为1.4 V。
权利要求
1.一种钒电池正极电解液的制备方法，其特征在于它包括 (a)在I:1的硫酸溶液中加入V2O5和还原剂碳制成衆糊物； (b)所制备的浆糊物经过高温烧结，烧结温度在80-600°C，得到固体物质； (c)过滤蒸发，制备硫酸氧钒晶体； Cd)加入2 mol/L的硫酸溶液，得到用于全钒液流电池的正极钒电解液。
2.根据权利要求I所述的电解液的制备方法，其特征在于步骤(a)中，硫酸是由比重为1.84 g/mL的浓硫酸稀释而成的1:1的稀硫酸。
3.根据权利要求I所述的电解液的制备方法，其特征在于步骤(a)中的碳V2O5 :硫酸的质量比为12 :200 :182 ； 12:400 :182 ; 12:600:182 ;12:1000:182 ；24 :200 .182 ；24:400 :182 ；24 :600:182 ；24:1000:182 ；36 :200 :182 ；36:400 :182 ；36 :600:182 ；.36:1000:182这些比例范围内。
全文摘要
本发明公开了一种钒电池正极电解液的制备方法，涉及电池组,该方法主要包括:(a)在11的硫酸溶液中加入V2O5和还原剂碳制成浆糊物；(b)所制备的浆糊物经过高温烧结，烧结温度在80-600℃，得到固体物质；(c)过滤蒸发，制备硫酸氧钒晶体；(d)加入2mol/L的硫酸溶液，得到用于全钒液流电池的正极钒电解液。本发明使用碳为还原剂，相比其他有机还原剂，大大的降低了还原剂的成本，从而降低了钒电池电解液的制备成本，避免了原材料的浪费,有益于规模化生产。
文档编号H01M8/18GK102969521SQ20121052457
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者吴雄伟, 邓敏, 向小绢, 吕善光, 萧荣滔 申请人:贵州省岑巩县银峰矿业有限公司