[发明专利]一种铅液流电池电解液

说明书

本发明属于电池电解液领域，并公开了一种铅液流电池电解液，所述铅液流电池电解液的溶剂为去离子水，溶质包含甲基磺酸铅和甲基磺酸，其中甲磺酸铅的摩尔浓度为0.1mol/L‑2mol/L，甲基磺酸的摩尔浓度为0.1mol/L‑1mol/L。本发明涉及的使用回收铅粉制备的铅液流电池电解液与传统分析纯化学试剂配制的到的电解液在电池性能上差异较小，使用更为环保的铅粉代替分析纯PbO制备适用于铅液流电池的电解液，既降低了成本，又可以将报废的铅酸电池进行有效的利用。

技术领域

本发明属于铅液流电池电解液领域。

背景技术

铅酸蓄电池从发明至今已经历了150余年的发展历程，其在二次电池工业中仍占据主导地位。目前国内大多铅酸蓄电池制造企业采用铅粉作为铅酸蓄电池的活性材料，其组成是指由70％～80％的PbO和20％～30％的自由铅(Pb、PbO₂和Pb₃O₄)组成的混合物。在电池报废后通过湿法回收工艺回收可得到含有一定杂质的铅粉，但是回收铅粉的处理处置问题也是目前急迫需要解决的问题之一。液流电池是一种结合氧化还原液流电池概念下的下一代铅酸电池，其制作工艺相对简单，其储能成本低于传统铅蓄电池，在大规模储能领域有较好应用前景。

电解液作为铅液流电池的核心部分存储于储液罐之中，通过泵传输到电池内部进行电化学反应。在电池充电时在充电/放电过程中，正极和负极分别同时消耗/释放Pb²⁺离子。Pb²⁺电解质的流动可提高电极固液界面传质，提高功率密度，同时铅酸液流电池的储能容量取决于从外部储存罐泵入反应室的Pb²⁺电解质的量，因此电解液的性质以及成本是决定铅液流电池规模化的制约因素之一。

现有技术中甲基磺酸铅电解液的配制是将PbCO₃与甲基磺酸反应得到，然而这种方法制备得到的甲基磺酸铅成本较高，不利于扩大规模。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种铅液流电池电解液，为铅液流电池充放电过程提供活性物质，有利于解决废旧铅酸液流电池的处理处置难题。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种铅液流电池电解液，其特征在于，所述铅液流电池电解液的溶剂为去离子水，溶质包含甲基磺酸铅和甲基磺酸，其中甲磺酸铅的摩尔浓度为0.1mol/L-2mol/L，甲基磺酸的摩尔浓度为0.1mol/L-1mol/L。

优选地，所述甲磺酸铅采用湿法回收废铅膏得到的铅粉与甲基磺酸反应得到。

优选地，所述铅粉为未除杂铅粉。

优选地，所述铅液流电池电解液的获取步骤如下：

1)向湿法回收废铅膏制备的未除杂铅粉中加入去离子水，再将甲基磺酸缓缓加入上述溶液中并搅拌，直至完全反应；

2)将步骤1)中反应完全后的溶液过滤，得到的澄清过滤液即为铅液流电池电解液。

优选地，所述电池电解液用于3D打印机制备的电解槽中，电解槽两侧分别封装正电极板和负电极板。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明采用的铅粉原料来源稳定，有利于大规模制备甲基磺酸铅电解液。

(2)湿法回收铅粉无需除杂处理，可直接适用于甲基磺酸铅液流电池中，有利于简化回工艺，缩短回收流程，有效降低回收成本。

(3)本发明涉及的、铅液流电池电解液制备工艺简单，充分利用回收铅粉中的活性物质，有效降低电池制作及运行成本。