一種高純度釩電池電解液配制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高純度釩電池電解液配制方法，將五氧化二釩加入硫酸溶液中，保持110-130℃進(jìn)行活化；在密閉環(huán)境里通入氣體還原劑，循環(huán)反復(fù)通入氣體還原劑，至反應(yīng)結(jié)束，進(jìn)行抽真空處理，回收氣體還原劑，以備下次使用；對(duì)硫酸氧釩溶液進(jìn)行負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶，用得到的晶體和分析純的濃硫酸溶液配制釩電池電解液，反應(yīng)速度快，能夠提高生產(chǎn)效率；硫化氫氣體的溶解度小，不會(huì)引入其他雜質(zhì)，可以制得高純度硫酸氧釩溶液，高純度電解液能提高釩電池的性能；抽真空處理，將硫化氫氣體回收再利用，不污染環(huán)境；采用負(fù)壓蒸餾的方法，節(jié)約能源；簡(jiǎn)化了生產(chǎn)步驟，提高生產(chǎn)效率。
【專利說(shuō)明】—種高純度釩電池電解液配制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電池制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高純度釩電池電解液的快速配制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]I凡電池全稱為全I(xiàn)凡氧化還原液流電池(Vanadium Redox Battery,縮寫為VRB),是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動(dòng)液態(tài)的氧化還原電池。釩電池具有特殊的電池結(jié)構(gòu)，可深度大電流密度放電；充電迅速；比能量高；價(jià)格低廉；應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊:如可作為大廈、機(jī)場(chǎng)、程控交換站備用電源；為潛艇、電動(dòng)汽車提供電力以及用于電網(wǎng)調(diào)峰等。釩電池電堆和電解液的儲(chǔ)罐分開(kāi)，從根本上克服了傳統(tǒng)電池的自放電現(xiàn)象。功率只取決于電堆大小，容量只取決于電解液儲(chǔ)量和濃度，設(shè)計(jì)非常靈活；當(dāng)功率一定時(shí)，要增加儲(chǔ)能容量，只需要增大電解液儲(chǔ)罐容積或提高電解液體積或濃度即可，而不需改變電堆大??；可通過(guò)更換或添加充電狀態(tài)的電解液實(shí)現(xiàn)“瞬間充電”的目的。釩電池充、放電性能好，可以進(jìn)行大功率的充電和放電，可充放電次數(shù)極大，理論上壽命是無(wú)數(shù)次。
[0003]現(xiàn)有的釩電池電解液制備方法為五氧化二釩加到硫酸溶液中，加熱溶解，冷卻稀釋加入還原劑還原，反應(yīng)完全后，得到硫酸氧釩溶液，加熱蒸發(fā)干燥，得到藍(lán)色硫酸氧釩粉末，將硫酸氧釩溶于一定濃度的硫酸溶液中，制得釩電池電解液；常用的還原劑為草酸乙酸亞硫酸亞硫酸鈉二氧化硫等，這種技術(shù)方案存在以下問(wèn)題:反應(yīng)速度慢，比如還原劑為草酸二氧化硫時(shí)，反應(yīng)速度慢；容易引入雜質(zhì)，比如還原劑為亞硫酸鈉時(shí)，會(huì)引入鈉離子；工藝復(fù)雜，容易污染環(huán)境，比如反應(yīng)不是在密閉的環(huán)境里進(jìn)行，不利于釩電池的生產(chǎn)制造。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)，本發(fā)明提供一種制備釩電池電解液的方法，和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有反應(yīng)速度快，成本低，純度高，不污染環(huán)境，成本低，適合工業(yè)生產(chǎn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:1)將五氧化二釩加入到硫酸溶液里加熱活化，保持溫度在110-130°C。
[0006]2)在密閉容器里向活化后的溶液里通入還原劑硫化氫氣體進(jìn)行還原；把還原劑硫化氫氣體反復(fù)通入溶液里，使反應(yīng)完全進(jìn)行，得到硫酸氧釩溶液。
[0007]3)對(duì)密閉容器進(jìn)行抽真空處理，保持負(fù)壓，將抽取的硫化氫氣體收集，以備下次使用。
[0008]4)過(guò)濾硫酸氧釩溶液，將硫酸氧釩溶液進(jìn)行負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶，得到硫酸氧釩晶體
[0009]5)將硫酸氧釩晶體溶于蒸餾水，用分析純的濃硫酸調(diào)節(jié)硫酸氧釩溶液中硫酸的濃度，使其適合釩電池電解液濃度要求，制得釩電池電解液。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:硫化氫氣體做還原劑，反應(yīng)速度快，能夠提高生產(chǎn)效率；硫化氫氣體的溶解度小，不會(huì)引入其他雜質(zhì)，可以制得高純度硫酸氧釩溶液，高純度電解液能提高釩電池的性能；抽真空處理，將硫化氫氣體回收再利用，不污染環(huán)境；采用負(fù)壓蒸餾的方法，節(jié)約能源；簡(jiǎn)化了生產(chǎn)步驟，提高生產(chǎn)效率。

【具體實(shí)施方式】
[0011]一種高純度釩電池電解液配制方法，配制濃硫酸與水的體積比為1:1?5的硫酸溶液，趁熱將五氧化二釩加入到硫酸溶液里，保持溫度110-130°C，進(jìn)行活化，活化30-150分鐘，把溶液轉(zhuǎn)移至密封反應(yīng)釜里，在密閉的環(huán)境中向溶液里通入純凈的硫化氫氣體，對(duì)溶液攪拌震蕩，反復(fù)把硫化氫通入溶液中，使反應(yīng)得以完全進(jìn)行，得到硫酸氧釩溶液。反應(yīng)完全后，對(duì)密封反應(yīng)釜進(jìn)行抽真空處理，把剩余的硫化氫氣體收集以備下次使用；過(guò)濾硫酸氧釩溶液，將硫酸氧釩溶液置入負(fù)壓真空結(jié)晶罐進(jìn)行結(jié)晶，得到硫酸氧釩晶體，將硫酸氧釩晶體溶于蒸餾水，用分析純的濃硫酸調(diào)節(jié)硫酸氧釩溶液中硫酸的濃度l_3mol/L，制得釩電池電解液。
[0012]為了更好的說(shuō)明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下:
[0013]實(shí)施例一
[0014]一種高純度釩電池電解液配制方法，取純度98%的五氧化二釩182g，比重為1.84g/ml的硫酸400g，用蒸餾水按1:1的質(zhì)量比把濃硫酸稀釋，趁熱把五氧化二釩加入到硫酸溶液中，把溶液移至密封反應(yīng)釜中，保持120°C的溫度進(jìn)行活化40分鐘，通入還原劑硫化氫氣體還原，在密封環(huán)境里反復(fù)把硫化氫通入溶液中，完全反應(yīng)，過(guò)濾，得到硫酸氧釩溶液；對(duì)密封反應(yīng)釜進(jìn)行抽真空，把多余的硫化氫氣體抽取收集起來(lái)，以備下次使用；過(guò)濾硫酸氧釩溶液，將硫酸氧釩溶液置入負(fù)壓真空結(jié)晶罐中中進(jìn)行結(jié)晶，得到硫酸氧釩晶體，將晶體溶于蒸餾水，用分析純的濃硫酸調(diào)節(jié)硫酸濃度至2.5mol/L，制得釩電池電解液。
[0015]實(shí)施例二
[0016]一種高純度釩電池電解液配制方法，取純度98%的五氧化二釩400g，比重為1.84g/ml的硫酸800g，用蒸餾水按1: 3的質(zhì)量比把濃硫酸稀釋，趁熱把五氧化二釩加入到硫酸溶液中，把溶液移至密封反應(yīng)釜中，保持125°C的溫度進(jìn)行活化80分鐘，通入還原劑硫化氫氣體還原，在密封環(huán)境里反復(fù)把硫化氫通入溶液中，完全反應(yīng)，得到硫酸氧釩溶液；對(duì)密封反應(yīng)釜進(jìn)行抽真空，把多余的硫化氫氣體抽取收集起來(lái)，以備下次使用。過(guò)濾硫酸氧釩溶液，將硫酸氧釩溶液置入負(fù)壓真空結(jié)晶罐中進(jìn)行結(jié)晶，得到硫酸氧釩晶體，將晶體溶于蒸懼水，用分析純的濃硫酸調(diào)節(jié)硫酸濃度至3mol/L,制得鑰;電池電解液。
【權(quán)利要求】
1.一種高純度釩電池電解液配制方法，其特征在于:將五氧化二釩加入硫酸溶液中，保持110-130°c進(jìn)行活化；在密閉環(huán)境里通入氣體還原劑，循環(huán)反復(fù)通入氣體還原劑，至反應(yīng)結(jié)束，進(jìn)行抽真空處理，回收氣體還原劑，以備下次使用；對(duì)硫酸氧釩溶液進(jìn)行負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶，用得到的晶體和分析純的濃硫酸溶液配制釩電池電解液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配制方法，其特征在于:還原劑為硫化氫氣體，在密閉環(huán)境里通入氣體還原劑，防止還原劑擴(kuò)散到空氣里，循環(huán)反復(fù)通入氣體還原劑，至反應(yīng)結(jié)束，進(jìn)行抽真空處理，收集氣體還原劑以備下次使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配制方法，其特征在于:硫酸氧釩溶液采取負(fù)壓結(jié)晶的方法，制得硫酸氧釩晶體，再用分析純的濃硫酸溶液和硫酸氧釩晶體配制釩電池電解液。
【文檔編號(hào)】H01M8/18GK104300170SQ201410482549
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】孫琦, 李巖, 孫慧英 申請(qǐng)人:青島乾運(yùn)高科新材料股份有限公司