一种高纯度硫酸氧钒电解液的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种高纯度硫酸氧钒电解液的制备方法。本高纯度硫酸氧钒电解液的制备方法通过提取硫酸氧钒溶液、无机还原硫酸氧钒溶液、混合萃取剂制备、硫酸氧钒反萃取、有机还原硫酸氧钒反萃取液、硫酸氧钒电解液前体浓缩等步骤，制备一种高纯度的硫酸氧钒电解液。本发明一种高纯度硫酸氧钒电解液的制备方法工艺简单、成本低廉，广泛适用于全钒电池用硫酸氧钒电解液规模生生产。
【专利说明】一种高纯度硫酸氧钒电解液的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高纯度硫酸氧钒电解液的制备方法。
【背景技术】
[0002] 全钒氧化还原液流电池（VRB)是一种优秀的储能装置。该电池容量取决于电解液 的量和钒离子浓度，电解液可以与电池分开放置，电池寿命长，可靠性高，可快速充放电。在 光伏发电、风力发电、削峰填谷等方面有很大发展前景。VRB电池没有固态反应，不发生电极 物质结构形态的改变，且价格便宜，安全环保，操作和维护费用低。VRB电池由两个电解液池 和一层层的电池单元组成。电解液池用于盛放两种不同的电解液，每个电解液池配有一个 泵，用于在封闭的管道中为电池单元输送电解液。电池单元由两个"半单元"组成，两个"半 单元"中分别盛放不同离子形态的钒的电解液，中间有隔膜和用于收集电流的电极。硫酸 氧钒电解液是钒电池电化学反应的活性物质和电能的载体，是全钒液流电池的关键材料， 对电池性能有直接影响。目前，钒电池的研究已进入实用化阶段，其发展仍受一些关键因素 制约，高浓度及稳定性好的硫酸氧钒电解液的低成本制备是主要制约因素之一。现有全钒 液流电池技术条件下，为了保障电池的综合性能，要求硫酸氧钒电解液中钒浓度> 2mol/L， 要求硫酸氧f凡中钠、钾或镁分别< 40ppm，|丐< 25ppm，铁、猛、错、铜、镍、锌、钛、铬、钥、钴、 硅或砷等分别< lOppm，硫酸氧钒纯度应99. 98%以上。我国拥有丰富的炼钢钒渣及含钒 石煤资源，提钒过程中浸出、反萃取、树脂解析所得硫酸氧钒溶液的钒浓度< 〇. 8mol/L，含 三价铁与硫酸氧钒质量比在〇. 008、. 05范围内，硫酸氧钒与金属总杂质质量（V0S04/ΣMe < 80,pH < 1. 0,该硫酸氧f凡溶液不能满足f凡电池电解液技术要求。当前，全f凡液流电池的 硫酸氧钒溶液的制备方法是把V2〇 5粉末直接加入H2S04溶液，加热溶解，再加入还原剂将钒 的价态还原为四价。该方法制备的硫酸氧钒溶液浓度低，而且市售V 205粉末在酸溶解前，要 经进一步除杂提纯，其能耗和成本高。直接溶解硫酸氧f凡是制备硫酸氧钥;电解液最直接、最 简便的方法。但硫酸氧钒价格昂贵，采用这种方法制备钒电池电解液经济上不可行。电解 钒氧化物也被用于制备硫酸氧钒电解液。方法是采用H 2S04为阳极室电解液，V205和&50 4 为阴极室电解液，用石墨电极恒流电解。该方法的钒利用率低，而且电解液纯度同样取决于 原料V205的纯度。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种高纯度硫酸 氧钒电解液的制备方法。
[0004] 为解决上述技术问题，本高纯度硫酸氧钒电解液的制备方法包括以下步骤， 步骤（1):将氢氧化钠用钒渣及石煤提取，得到pH为3. (Γ4. 0的硫酸氧钒溶液； 步骤（2):将按二价氧化物所需还原剂量:Γ5倍的无水亚硫酸钠加入步骤（1)提取得到 的硫酸氧钒溶液； 步骤（3):按照重量份比例计，将P507 : TBP :磺化煤油为20?30 : 10?20 : 40?50混
【权利要求】
1. 一种高纯度硫酸氧钒电解液的制备方法，其特征是：所述制备方法包括以下步骤， 步骤（1):将氢氧化钠用钒渣及石煤提取，得到pH为3. (Γ4. 0的硫酸氧钒溶液； 步骤（2):将按二价氧化物所需还原剂量:Γ5倍的无水亚硫酸钠加入步骤（1)提取得到 的硫酸氧钒溶液； 步骤（3):按照重量份比例计，将P507 : TBP :磺化煤油为20?30 : 10?20 : 40?50混 合制成萃取剂，在相比〇/A=4 :1，萃取时间30min，澄清时间lOmin的条件下对步骤（2)制得 的硫酸氧钒溶液进行多级逆流萃取，级数为:Γ6级； 步骤（4):将步骤（3)得到的萃取液进行两相分离，用去离子水洗涤载钒有机相，在相比 0/Α=10:1，洗涤时间5min的条件下；使用100g/L的硫酸溶液进行:Γ6级多级逆流反萃取载 钒有机相，相比〇/Α=1(Γ5 : 1，萃取时间lOmin，澄清时间5min，两相分离后即制得硫酸氧钒 反萃取液； 步骤（5):向步骤（4)制得的硫酸氧钒反萃取液中加入氨水，至硫酸氧钒反萃取液pH 为2,加入柠檬酸调整溶液电位值< 100mV，用步骤（3)制得的萃取剂萃取，级数为：Γ6级， 相比〇/Α=5~1: 1，萃取时间为20min，两相分离后，用3g/L的硫酸溶液洗涤载钒有机相，相 比〇/A=3:1，洗涤时间5min ;用50g/L的硫酸溶液多级逆流反萃取，级数为:Γ6级，相比0/ Α=1(Γ5 :1，反萃取时间20min，即得到硫酸氧钒电解液前体； 步骤（6):将步骤（5)制得的硫酸氧钒电解液前体通过蒸馏浓度至全其质量的70%，即 得本硫酸氧钒电解液。
【文档编号】H01M8/18GK104064795SQ201410265280
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】孙琦, 李岩, 孙慧英 申请人:青岛乾运高科新材料股份有限公司