[发明专利]一种含钒溶液制备钒电池电解液的方法及钒电池电解液

说明书

本发明公开了一种含钒溶液制备钒电池电解液的方法及钒电池电解液，涉及钒电池电解液领域，所述方法包括：将酸性含钒溶液中钒离子均转化为五价，得到五价含钒溶液；向所述五价含钒溶液中加入含磷酸根的物质，得到磷酸氧钒固体；将所述磷酸氧钒固体与支持电解质混合活化，得到电解液浆体；将所述电解液浆体置于电解槽中，得到钒电池电解液。首先本发明的沉淀过程中可有效去除含钒溶液的杂质离子，快速实现分离提纯，效率高，流程短；其次本发明在磷酸氧钒浆体过程中采用超声进行辅助，可保证液相环境的均一性，加快磷酸氧钒转化为五价钒离子的过程，进而加快电解效率；最好本发明在电解液中引入了含磷物质可大幅提升电解液低温稳定性。

技术领域

本发明涉及钒电池电解液领域，尤其涉及一种含钒溶液制备钒电池电解液的方法及钒电池电解液。

背景技术

目前，钒电池电解液一般采用高纯钒进行制备。由于V₂O₅在水及硫酸中的溶解度极低，需要将其还原为溶解度很大的四价钒制备电解液。制备电解液的方法主要分为两种，一种是电解法，另一种则是化学还原法。电解液的制备采用先还原再电解方式，五价钒通过还原剂快速溶解还原为四价的粗液，再通过电解装置进行进一步电解还原，制备得到3.5价的电解液。制备电解液一般采用高纯度(99.9％)V₂O₅作为原料，导致其制备成本大大增加，而高纯钒通常从钒渣、钒页岩及催化剂浸出的含钒溶液经过多次分离提纯提取，工艺复杂且成本较高，而且反复沉钒过程中对环境污染极大，因此降低钒电解液成本仍需要从电解液制备的全流程考虑，从而显著降低其成本。

专利CN108281693A，公开了“一种由含钒溶液生产全钒液流电池电解液的方法”，先调整含钒溶液pH值，当调至酸性时，用树脂进行离子交换吸附含钒溶液中的钒离子，用酸解析吸附有钒离子的树脂获得含钒解析溶液；还原含钒解析溶液中的钒，得到全钒液流电池电解液，该方法通过优化了工艺流程，但电解液生产成本较高且不易实现规模化生产。

专利CN113186395A，公开了“一种从含钒溶液制备硫酸氧钒的方法”，先还原溶液中的高价钒，调整溶液中钒含量及酸度，将溶液中的钒萃取有机相中，使用硫酸反萃钒，得到硫酸氧钒溶液，该发明缩短了制备流程，但工艺仍较复杂，且成本较高。

专利CN102336437A，公开了“一种含钒溶液生产五氧化二钒的工艺”，将含钒溶液氧化后调pH沉红钒或直接调pH沉红钒，红钒铵盐溶液洗钠，洗钠后的红钒煅烧得五氧化二钒产品，该发明制备高纯钒产品纯度高，工艺简单，但仅制备出高纯钒，仍需通过常规制备流程进一步生产电解液，成本较高且流程长。

钒电池作为优良的绿色大规模储能技术，在风光储能并网、电网调峰、军用蓄电、交通市政、通讯基站、UPS电源等领域具有良好的应用前景。电解液作为钒电池的储能介质，由不同价态钒离子和支持电解质组成，正极电解液中钒离子价态为V(V)和V(IV)，负极电解液为V(III)和V(II)。是实现能量存储的电活性物质，是钒电池储能及能量转化的核心。电解液的成本占钒电池系统总成本的45％以上，因此电解液的成本很大程度上决定了钒电池系统的大规模应用，降低电解液的制备成本对钒电池推广应用具有十分重要的意义。

因此，针对目前钒电池电解液制备过程中存在工艺流程长、复杂、生产成本高和效率低的问题，开发一种电解液的高效低成本制备技术是钒电池在储能领域的推广应用过程中亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种含钒溶液制备钒电池电解液的方法及钒电池电解液，旨在解决现有再生方法中存在工艺流程长、复杂、生产成本高和效率低的问题，直接从含钒溶液制备电解液，缩短了工艺流程，降低了再生成本。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种含钒溶液制备钒电池电解液的方法，所述方法包括以下步骤：

将酸性含钒溶液中钒离子均转化为五价，得到五价含钒溶液；