[发明专利]一种钒液流电池用固体电解液的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池用固体电解液技术领域，更具体的说，特别涉及一种钒液流电池用固体电解液的制造方法。

背景技术

目前制造钒电池电解液有如下三种方法。一是直接电解法，即采用不对称电解槽电解还原稀硫酸溶液中的V₂O₅，获得电解液，其存在生产效率低，以及存在阳极废电解液的处理问题。二是先化学法，然后电解法，先将V₂O₅在稀硫酸中被草酸等还原剂还原成4价的硫酸钒溶液，再用电解槽将该4价的硫酸钒溶液电解还原成钒电池用电解液。三是化学法，如：美国专利US5587132提供的方法是用60C~150C的稀硫酸溶解V₂O₃，该溶解过程需要5个小时以上，然后得到3价硫酸钒溶液，并用草酸和稀硫酸与V₂O₅反应获得4价硫酸钒溶液，再将3价硫酸钒溶液与4价硫酸钒溶液等比例混合得到3.5价的电解液，但是其存在的缺点是：该方法存在反应速度缓慢，导致生产效率低，溶解不完全，且最终产品需要的3.5价钒电解液不能准确的控制在3.5+/-0.03以内。同时，另外一种采用化学法的中国专利CN2007101883929提供的是将三氧化钒（VO₃）溶解在100C~300C温度的浓硫酸获得绿色钒化合物，将该钒化合物溶解于稀硫酸溶液中获得电解液；但是其存在的缺点是：该方法定义的三氧化钒，概念模糊，而科学上没有分子式为VO₃的物质存在，对于制造出的电解液的主要组分钒的价态和应用也没有说明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钒液流电池用固体电解液的制造方法，该方法具有生产效率高且能准确控制最终产品的钒价态在3.5+/-0.03之间的优点。

一种钒液流电池用固体电解液的制造方法，包括以下步骤：

第一步：将V₂O₅放入隧道煅烧窑内，并以3L/min~20L/min的速度通入H₂，并控制反应温度在300°~ 900°，反应时间为0.5小时 ~ 4小时，获得V₄O₇产品；其化学反应式为：2 V₂O₅ + 3H₂ = V₄O₇ + 3H₂O；

第二步：将第一步中得到的V₄O₇产品与浓硫酸、浓磷酸按照重量比为1：2.347：0.07 ~ 1：3.52：0.104进行混合反应，并控制反应温度在100°~500°，反应时间为30min ~300min，得到块状固体电解液；

第三步：将第二步中得到的块状固体电解液与纯净水按照重量比为4：4.2 ~ 4:6.4进行混合反应，并控制反应温度在50°~150°，反应时间为10~80min，得到钒浓度为1.4mol/L ~ 2.1mol/L，钒价态为3.5+/-0.03价，硫酸根浓度为3.4mol/L ~ 5.2mol/L，以及磷酸根浓度为0.01mol/L~0.3mol/L的电解液，其化学反应式为：V₄O₇+5H₂SO₄=V₂(SO₄) ₃+2VOSO₄+5H₂O；这样，由于从上述第二步中获得V₂ (SO₄) ₃和VOSO₄均为水溶性物质，易溶于水，本发明中控制钒价态为3.5+/-0.03价的原理即在于：当V₂ (SO₄) ₃和VOSO₄这两种物质按照等摩尔比溶于水即可得到钒电池使用的电解液。

根据本发明的一优选实施例：所述第一步中获得的V₄O₇产品中含钒量为64.2%~64.8%。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、采用V₄O₇与浓硫酸反应，使得反应速度较快，进而提高了生产效率；