一种含无机钼酸盐的钒电池电解液和钒电池的制作方法

文档序号:12371098阅读:265来源:国知局

本发明属于液流储能钒电池领域,具体地说,涉及一种含有无机钼酸盐的钒电池正极电解液。



背景技术:

由于可再生能源(如,太阳能、风能)具有不稳定性和不连续性,为了更高效地利用可再生能源,需大规模的储能技术与之相配套。钒电池因其输出功率和容量相互独立,具有功率和容量大,循环使用寿命长,能量效率高,深度充放电性能好,安全性能高等优点,被认为是最具应用前景之一的大规模储能电池,越来越受到人们的关注。

电解液作为钒电池的关键材料,其在不同温度下的稳定性影响着钒电池的使用温度。目前,钒电池的使用温度范围一般为-30~40℃。这是由于正极钒电池电解液在40℃以上的条件下容易产生沉淀,导致正负极电解液的不匹配和电堆的堵塞,导致钒电池无法正常使用,从而缩短了电解液和电堆的使用寿命。因此,提高正极钒电池电解液的高温稳定性是一个急需解决的问题。

目前,针对提高正极钒电池电解液高温下的稳定性的方法主要是向正极电解液中添加添加剂。其中很多文献报道过添加有机添加剂来提高正极电解液,但有机添加剂容易被五价钒离子氧化,不利于保持正负极电解液的价态平衡。于2013年01月16日公开的中国专利申请文件(公开号为CN102881931A)公开了一种电解液,其中含有正磷酸、偏磷酸、亚磷酸和次磷酸等及其钾盐或钠盐的添加剂的一种或多种,这些添加剂的加入能够实现电解液的稳定性。但由于磷酸根离子的浓度增大时,容易与五价钒离子生成磷酸氧钒沉淀。



技术实现要素:

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题。

本发明的目的之一在于提高正极钒电池电解液的高温稳定性,以拓宽钒电池运行的温度范围。

为了实现上述目的,本发明的一方面提供了一种含无机钼酸盐的钒电池电解液,所述钒电池电解液包含:钒离子、硫酸和无机钼酸盐添加剂,其中,所述无机钼酸盐添加剂的浓度为0.01M~0.25M,优选浓度为0.05M~0.1M。

在本发明的一个示例性实施例中,所述无机钼酸盐为钼酸钠、钼酸铵、钼酸钾、钼酸锂、钼酸镁、钼酸锌和钼酸钙中的一种或两种以上的组合。

在本发明的一个示例性实施例中,所述无机钼酸盐添加剂的浓度为0.05M~0.10M。

在本发明的一个示例性实施例中,所述钒电池电解液中的钒离子的价态为四价和/或五价。

在本发明的一个示例性实施例中,所述含无机钼酸盐的钒电池电解液作为钒电池的正极电解液。

本发明另一方面提供了一种钒电池,所述钒电池的正极电解液包含钒离子、硫酸和无机钼酸盐添加剂,其中,所述无机钼酸盐添加剂的浓度为0.01M~0.25M。

在本发明的另一个示例性实施例中,所述无机钼酸盐为钼酸钠、钼酸铵、钼酸钾、钼酸锂、钼酸镁、钼酸锌和钼酸钙中的一种或两种以上的组合。

与现有技术相比,本申请的有益技术效果包括:本发明使用了无机钼酸盐作为正极电解液添加剂,提高了正极电解液的稳定性,拓宽了钒电池的运行温度范围。本发明制备工艺操作简单、成本低、同时易于实现钒电池的高温稳定运行。

具体实施方式

在下文中,将结合示例性实施例来详细说明本发明的含无机钼酸盐的钒电池电解液。

本发明的含无机钼酸盐的钒电池电解液可以包含:钒离子、硫酸和无机钼酸盐添加剂。其中,无机钼酸盐添加剂的浓度可以为0.01M-0.25M,优选浓度可以为0.05M~0.10M,更加优选的浓度可以为0.1M~0.20M。

在根据本发明的含无机钼酸盐的钒电池电解液中,钒离子可以为较高价态(四、五价)的钒离子,钒离子的浓度可以为0.5M~5M;硫酸的浓度可以为1.5M~7M。

在根据本发明的含无机钼酸盐的钒电池电解液中,无机钼酸盐可以为钼酸钠、钼酸铵、钼酸钾、钼酸锂、钼酸镁、钼酸锌和钼酸钙中的一种或两种以上的组合。

在根据本发明的含无机钼酸盐的钒电池电解液中,含无机钼酸盐的钒电池电解液可以作为钒电池的正极电解液。

本发明的钒电池,其中,钒电池的正极电解液中可以包含钒离子、硫酸和无机钼酸盐添加剂,而无机钼酸盐添加剂的浓度可以为0.01M~0.25M。

在根据本发明的钒电池中,机钼酸盐可以为钼酸钠、钼酸铵、钼酸钾、钼酸锂、钼酸镁、钼酸锌和钼酸钙中的一种或两种以上的组合。

下面将结合具体示例来进一步详细描述本发明的示例性实施例。

向体积为100mL组成为1.7M V(V)+3M H2SO4的钒电池正极电解液中,分别加入不同浓度的钼酸钠、钼酸铵、钼酸钾、钼酸锂、钼酸镁、钼酸锌、钼酸钙(见表1)。

将待测电解液置于50℃的烘箱中,并与不含任何添加剂的空白样进行对比。观察并记录溶液产生沉淀的时间。从表1中可以看出,与空白样电解液相比,在无机钼酸盐的作用下,五价钒电解液的高温稳定性有了大幅的提高。说明钼酸盐能够有效的抑制V(V)的水解。因此钼酸盐作为正极钒电解液的添加剂可以显著地提高电解液的高温稳定性。

表1不同添加剂的钒电池正极电解液在50℃下产生沉淀的时间

综上所述,本发明的有益效果包括:本发明使用了无机钼酸盐作为正极电解液添加剂,提高了正极电解液的稳定性,拓宽了钒电池的运行温度范围。本发明制备工艺操作简单、成本低、同时易于实现钒电池的高温稳定运行。尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明,但是本领域普通技术人员应该清楚,在不脱离权利要求的精神和范围的情况下,可以对上述实施例进行各种修改。

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