[发明专利]用于钒液流电池组的电极和电解液的制备方法以及再平衡方法

权利要求书

1.一种用于钒氧化还原电池组的电极的制备方法，该方法包括将碳毡或石墨毡粘结到填充碳的聚烯烃基板的至少一侧上，其中所述基板包含炭黑以及选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯中的聚烯烃，其中将所述毡和所述基板加热至160℃至240℃的温度，并施加0.1kg·cm^-2至10kg·cm^-2的压力达1分钟至30分钟的时间，从而将所述毡粘结到所述基板。

2.权利要求1所述的方法，其中所述填充碳的聚烯烃基板包含5％至30％的炭黑和95％至70％的聚烯烃。

3.权利要求1所述的方法，其中所述填充碳的聚烯烃包含10％至30％的炭黑。

4.权利要求1所述的方法，其中所述填充碳的聚烯烃包含10％至20％的炭黑。

5.权利要求1所述的方法，其中所述温度为180℃至220℃。

6.权利要求1所述的方法，其中所述压力为0.5kg·cm^-2至5kg·cm^-2。

7.权利要求1所述的方法，其中所述时间为5分钟至15分钟。

8.权利要求1至7所述的方法，其中加热并加压1分钟至30分钟。

9.权利要求8所述的方法，其中加热并加压5分钟至15分钟。

10.一种具有正极半电池和负极半电池的钒氧化还原电池或电池组，所述正极半电池和所述负极半电池各自具有通过权利要求1至9所述的方法制备的电极，并且所述正极半电池包含正极半电池溶液，所述负极半电池包含负极半电池溶液，其中所述正极半电池溶液含有在硫酸中的选自V(III)、V(IV)和V(V)中的钒离子，所述负极半电池溶液含有在硫酸中的选自V(IV)、V(III)和V(II)离子中的钒离子。

11.一种用于权利要求10所述的钒氧化还原电池或电池组的电解液的制备方法，该方法包括：

(a)在溶解槽中将选自三氧化二钒和四氧化二钒中的至少一种固态氧化钒化合物溶解于支持电解液中，从而制备选自V(III)、V(IV)、以及V(III)/V(IV)混合物中的钒离子的溶液；

(b)可任选地在电解池的正极室中将步骤(a)制备的所述溶液氧化，从而制备在所述支持电解液中的摩尔比约为1∶1的V(III)离子和V(IV)离子的混合物；

(c)可任选地在电解池的负极室中将步骤(a)制备的所述溶液还原，从而制备在所述支持电解液中的摩尔比约为1∶1的V(III)离子和V(IV)离子的混合物；

(d)可任选地将化学计量用量的固态五氧化二钒和附加量的支持电解液加入到由步骤(a)到(c)制备的溶液中，从而在所述溶解槽中制备含有选自V(IV)离子和V(III)/V(IV)离子混合物中的钒离子的溶液；

(e)可任选地在电解池的负极室中将至少一部分由步骤(d)制备的所述溶液中的V(IV)离子还原，从而制备摩尔比约为1∶1的V(III)离子和V(IV)离子的混合物；

(f)可任选地重复步骤(d)和(e)。

12.根据权利要求11所述的方法，其中在溶解槽中混合摩尔比约为3∶1的三氧化二钒和五氧化二钒，从而制备在所述支持电解液中的摩尔比约为1∶1的V(III)/V(IV)混合物。

13.权利要求11所述的方法，其中在溶解槽中混合大约等摩尔量的三氧化二钒和四氧化二钒，从而制备在所述支持电解液中的摩尔比约为1∶1的V(III)/V(IV)混合物。

14.权利要求11至13所述的方法，其中所述支持电解液为H₂SO₄，总的硫酸盐浓度为4M至5M，其中所述钒的浓度为0.1M至5M。

15.根据权利要求11至14所述的方法，其中将所述溶解槽中的溶液的温度维持为室温至80℃。

16.权利要求12和13所述的方法，其中将所述溶解槽中的溶液的温度维持为室温至沸腾温度。

17.权利要求12和13所述的方法，其中所述V(III)/V(IV)混合物中的V(III)与V(IV)的摩尔比为0.8∶1.2至1.2∶0.8。