[发明专利]一种以富钒液为原料制备钒电池电解液的方法

说明书

本发明涉及一种以富钒液为原料制备钒电池电解液的方法。其技术方案是：将富钒液蒸发浓缩至钒浓度为1～3mol/L，于搅拌条件下加入浓硫酸至硫酸浓度为2～6mol/L，即得电解液Ⅰ；将阳极复合电极和阴极复合电极置于电容去离子装置对应的正极端和负极端，在直流电压为0.5～3V条件下将电解液Ⅰ循环泵入电容去离子装置中，即得电解液Ⅱ；将电解液Ⅱ置于电解槽负极室，电解槽正极室通入与电解液Ⅱ酸度相同的硫酸溶液，在电流为1～5A条件下恒流电解至电解液价态为3.5价，即得电解液Ⅲ；向电解液Ⅲ中添加所述螯合剂，混合，即得钒电池电解液。本发明具有工艺流程短、环境友好和生产成本低的特点，制备的钒电池电解液电的化学性能好和稳定性强。

技术领域

本发明属于钒电池电解液技术领域。具体涉及一种以富钒液为原料制备钒电池电解液的方法。

背景技术

钒电池是一种新型绿色无污染化学储能电池，与其他储能电池相比，钒电池运行寿命长、操作维护费用低、可靠性高和安全性强，易于大规模化应用。钒电池电解液作为电池的重要组成部分，是电池的储能活性物质，钒电池电解液的性能直接决定了钒电池的性能。因此，研发性能良好、成本低廉的钒电池电解液的制备方法对于钒电池产业化、规模化发展具有十分重要的意义。

“一种钒液流电池用电解液的制备方法”(CN103066312A)专利技术，将高纯五氧化二钒溶于浓硫酸中进行活化，所得的(VO₂)₂SO₄用去离子水溶解，然后倒入电解槽中进行电解还原，制得电解液。“全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法”(CN103904343A)专利技术，将三氧化二钒和五氧化二钒按照一定比例混匀后溶于硫酸中，过滤后所得滤液即为钒电池用电解液。“一种全钒氧化还原液流电池用电解液制备方法”(CN105006585A)专利技术，采用草酸等还原剂还原部分五氧化二钒，然后加入稳定剂，置于电解槽中恒电流电解，获得三价和四价钒的混合电解液。上述专利技术中，都将高纯的钒氧化物溶解于强酸中，通过高温活化或化学还原或电解法制得钒电解液，但工艺流程长，高纯钒固体原料价格昂贵。

“酸性富钒液制备钒电池电解液的方法”(CN105161746A)专利技术，采用将钒渣用稀硫酸酸浸，然后经过萃取除杂后加入浓硫酸得到酸性富钒液，再通入还原气体进行还原，得到四价钒溶液。“一种化学与电化学结合制钒液流电池电解液的方法”(CN104037439A)专利技术，采用含可溶性钒酸盐的固体或溶液，特别是钒钛磁铁矿炼钢后的钒矿渣浸出液为原料，经过除杂、酸性沉钒、多次碱浸沉钒得到钒酸铵，然后煅烧得到五氧化二钒，再用可溶性还原剂将五氧化二钒还原为四价钒溶液，经过电解得到钒电池正负极用电解液。上述专利技术中，采用钒渣作为原料虽能降低生产成本，但钒渣中钒品位较低、杂质离子浓度高，需要复杂的杂质去除工艺，以及沉钒后再溶解固体钒化合物，工艺流程较为繁琐。

“一种全钒离子液流电池电解液的制备方法”(CN101552346A)专利技术，采用硫酸、氢氟酸、次氯酸钠混合浸出钒页岩，再用硫代硫酸钠除杂，再经过两段萃取反萃后得到硫酸氧钒溶液。“一种全钒液流电池的硫酸氧钒电解液制备方法”(CN102683733A)专利技术，采用钒渣及石煤经浸出、萃取、树脂解析所得硫酸氧钒溶液，用碱金属或碱土金属的氧化物或氢氧化物调整pH，加入无机还原剂，再经过多级逆流萃取，制得硫酸氧钒反萃取液，调整pH后加入有机还原剂调整溶液电位值，经萃取后得硫酸氧钒溶液，再蒸馏至钒电池所需浓度。上述专利技术都需要调整pH、多次萃取或离子交换或添加化学药剂进行除杂，工艺过程复杂，且添加还原剂、酸液、碱液不仅使成本提高，且产生废水污染环境。