[发明专利]一种高纯度钒电池电解液配制方法

说明书

技术领域

本发明属于电池制造技术领域，具体涉及一种高纯度钒电池电解液的快速配制方法。

背景技术

钒电池全称为全钒氧化还原液流电池(Vanadium Redox Battery，缩写为VRB)，是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。钒电池具有特殊的电池结构，可深度大电流密度放电；充电迅速；比能量高；价格低廉；应用领域十分广阔：如可作为大厦、机场、程控交换站备用电源；为潜艇、电动汽车提供电力以及用于电网调峰等。钒电池电堆和电解液的储罐分开，从根本上克服了传统电池的自放电现象。功率只取决于电堆大小，容量只取决于电解液储量和浓度，设计非常灵活；当功率一定时，要增加储能容量，只需要增大电解液储罐容积或提高电解液体积或浓度即可，而不需改变电堆大小；可通过更换或添加充电状态的电解液实现“瞬间充电”的目的。钒电池充、放电性能好，可以进行大功率的充电和放电，可充放电次数极大，理论上寿命是无数次。

现有的钒电池电解液制备方法为五氧化二钒加到硫酸溶液中，加热溶解，冷却稀释加入还原剂还原，反应完全后，得到硫酸氧钒溶液，加热蒸发干燥，得到蓝色硫酸氧钒粉末，将硫酸氧钒溶于一定浓度的硫酸溶液中，制得钒电池电解液；常用的还原剂为草酸乙酸亚硫酸亚硫酸钠二氧化硫等，这种技术方案存在以下问题：反应速度慢，比如还原剂为草酸二氧化硫时，反应速度慢；容易引入杂质，比如还原剂为亚硫酸钠时，会引入钠离子；工艺复杂，容易污染环境，比如反应不是在密闭的环境里进行，不利于钒电池的生产制造，

发明内容

为了解决上述问题中的一个或多个，本发明提供一种制备钒电池电解液的方法，和现有技术相比，具有反应速度快，成本低，纯度高，不污染环境，成本低，适合工业生产。

本发明的技术方案是：

1)将五氧化二钒加入到硫酸溶液里加热活化，保持温度在70-100℃。

2)在密闭容器里向活化后的溶液里通入还原剂硫化氢气体进行还原；把还原剂硫化氢气体反复通入溶液里，使反应完全进行，得到硫酸氧钒溶液。

3)对密闭容器进行抽真空处理，保持负压，将抽取的硫化氢气体收集，以备下次使用。

4)过滤硫酸氧钒溶液，将硫酸氧钒溶液进行负压蒸发结晶，得到硫酸氧钒晶体

5)将硫酸氧钒晶体溶于蒸馏水，用分析纯的浓硫酸调节硫酸氧钒溶液中硫酸的浓度，使其适合钒电池电解液浓度要求，制得钒电池电解液。

本发明的有益效果是：硫化氢气体做还原剂，反应速度快，能够提高生产效率；硫化氢气体的溶解度小，不会引入其他杂质，可以制得高纯度硫酸氧钒溶液，高纯度电解液能提高钒电池的性能；抽真空处理，将硫化氢气体回收再利用，不污染环境；采用负压蒸馏的方法，节约能源；简化了生产步骤，提高生产效率。

具体实施方式

一种高纯度钒电池电解液配制方法，配制浓硫酸与水的体积比为1∶1～5的硫酸溶液，趁热将五氧化二钒加入到硫酸溶液里，保持温度70-100℃，进行活化，活化30-150分钟，把溶液转移至密封反应釜里，在密闭的环境中向溶液里通入纯净的硫化氢气体，对溶液搅拌震荡，反复把硫化氢通入溶液中，使反应得以完全进行，得到硫酸氧钒溶液。反应完全后，对密封反应釜进行抽真空处理，把剩余的硫化氢气体收集以备下次使用；过滤硫酸氧钒溶液，将硫酸氧钒溶液置入负压真空结晶罐进行结晶，得到硫酸氧钒晶体，将硫酸氧钒晶体溶于蒸馏水，用分析纯的浓硫酸调节硫酸氧钒溶液中硫酸的浓度1-3mol/L，制得钒电池电解液。

为了更好的说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例一

一种高纯度钒电池电解液配制方法，取纯度98％的五氧化二钒182g，比重为1.84g/ml的硫酸400g，用蒸馏水按1∶1的质量比把浓硫酸稀释，趁热把五氧化二钒加入到硫酸溶液中，把溶液移至密封反应釜中，保持90℃的温度进行活化40分钟，通入还原剂硫化氢气体还原，在密封环境里反复把硫化氢通入溶液中，完全反应，过滤，得到硫酸氧钒溶液；对密封反应釜进行抽真空，把多余的硫化氢气体抽取收集起来，以备下次使用；过滤硫酸氧钒溶液，将硫酸氧钒溶液置入负压真空结晶罐中中进行结晶，得到硫酸氧钒晶体，将晶体溶于蒸馏水，用分析纯的浓硫酸调节硫酸浓度至2.5mol/L，制得钒电池电解液。

实施例二

一种高纯度钒电池电解液配制方法，取纯度98％的五氧化二钒400g，比重为1.84g/ml的硫酸800g，用蒸馏水按1∶3的质量比把浓硫酸稀释，趁热把五氧化二钒加入到硫酸溶液中，把溶液移至密封反应釜中，保持70℃的温度进行活化80分钟，通入还原剂硫化氢气体还原，在密封环境里反复把硫化氢通入溶液中，完全反应，得到硫酸氧钒溶液；对密封反应釜进行抽真空，把多余的硫化氢气体抽取收集起来，以备下次使用。过滤硫酸氧钒溶液，将硫酸氧钒溶液置入负压真空结晶罐中进行结晶，得到硫酸氧钒晶体，将晶体溶于蒸馏水，用分析纯的浓硫酸调节硫酸浓度至3mol/L，制得钒电池电解液。