[发明专利]一种全钒液流电池用电解液制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池电解液制备方法，具体涉及一种全钒液流电池用电解液制备方法。

背景技术

全钒液流电池简称钒电池，是一种利用在外部驱动下分别发生还原和氧化反应的包含有不同价态的钒离子电解液作为其正、负电极上的活性物质，从而完成充放电过程的电池。全钒液流电池具有使用寿命长，能量转化率高，安全环保，容量大小可调等优点，其电解液工作原理如下：

负极反应：V²⁺-e^-＝V³⁺                E₀＝-0.26V

正极反应：VO₂⁺+2H⁺+e^-＝VO²⁺+H₂O      E₀＝1.00V

由上可以看出，钒电池的核心就是电解液。现有钒电池电解液的制备方法一般采用直接将V₂O₅粉末与浓硫酸混合加热，用S粉或二氧化硫将V₂O₅还原得到VOSO₄溶液；然后将VOSO₄直接溶于硫酸中，从而进行电池的充放电。此制备方法在生产过程中会产生大量含硫的污染物，污染环境的同时也不利于大规模生产，成本偏高。

另外，钢铁企业在炼铁过程中经常会有大量经提钒后的钒渣产生，在这些钒渣中又以转炉炼铁时产生的钒渣即转炉钒渣较大量，且含钒量丰富，以V₂O₅计占了转炉钒渣质量的10％左右。这些丰富的钒资源通常情况下并没有得到很好的利用，而是被当做废弃物处理。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种全钒液流电池用电解液制备方法，此制备方法可以有效减少制取钒电池电解液的工艺流程和有害气体的排放，有利于提高钒的转化率，增加钒电池电解液的产量，减少对环境的污染，降低生产成本；同时此方法还可对现有钒资源如钒渣进行合理利用，避免钒资源的浪费，降低生产成本。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是采用一种全钒液流电池用电解液的制备方法，包括以下步骤：

A、钒渣经钠盐焙烧、水性浸取、除杂制得偏钒酸钠溶液；

B、所述偏钒酸钠溶液经调酸、与浓盐酸反应制得VOSO₄溶液；

C、所述VOSO₄溶液经浓缩制备得全钒液流电池电解液。

优选的，所述A步骤中钒渣为转炉钒渣。

优选的，所述A步骤中转炉钒渣钠盐焙烧时的钠盐采用碳酸钠。

优选的，所述A步骤中转炉钒渣与碳酸钠的质量比为4-5∶1。

优选的，所述A步骤中钒渣在钠盐焙烧之前经过自然氧化、研磨、除铁和筛分。

优选的，所述A步骤中钠盐焙烧温度为780℃-820℃。

优选的，所述A步骤中水性浸取采用80℃-90℃的热水。

优选的，所述A步骤中除杂包括调节溶液pH值为7.5-13.5、过滤；所得滤液加氯化钙，过滤；所得滤液按Al/Si摩尔比为0.8～1.0加硫酸铝，过滤。

优选的，所述B步骤中偏钒酸钠溶液的调酸为用浓硫酸调节其pH值为2-4。

优选的，所述C步骤中包括在浓缩后所得全钒液流电池电解液中加入稳定剂硫酸钠和乙醇。

本发明制取全钒液流电池用电解液所采用的制备方法的原理如下：

A、钒渣经钠盐焙烧、水性浸取、除杂制得偏钒酸钠溶液。

这一步中，钒渣中的钒资源大部分以氧化物的形式存在，这其中包括有V₂O₃、V₂O₅等，而这些钒氧化物中又以V₂O₅为主，且均为不溶于水的氧化物，其可与钠盐如碳酸钠或者氯化钠和氧气共同焙烧后产生可溶于水的钒酸钠Na₃VO₄固体，其反应方程式如下：

V₂O₅+3Na₂CO₃＝2Na₃VO₄+3CO₂↑