本發(fā)明涉及液流電池領(lǐng)域，更具體的涉及穩(wěn)定性好、高濃度氧化還原全釩液流電池的電解液及其制備方法。
背景技術(shù)：
全釩氧化還原液流電池通過不同價態(tài)的釩離子之間的相互轉(zhuǎn)化實現(xiàn)電能的儲存與釋放，是化學(xué)電源中唯一使用同種元素組成的電池體系，它的優(yōu)勢在于避免了正、負(fù)半電池之間不同類活性物質(zhì)相互滲透所產(chǎn)生的交叉污染，且不同價態(tài)釩離子作為電池正、負(fù)極活性物質(zhì)，并分開儲存正負(fù)極電解液，消除了電池儲存過程中自放電，適用于規(guī)?；蝺δ?。
更具體地說，全釩液流電池中包括隔膜分開的正負(fù)兩極，電極由活性物質(zhì)和集流體構(gòu)成；正極電解液由V4+/V5+離子硫酸溶液組成，負(fù)極電解液由V2+/V+3離子硫酸溶液組成。電池充電后，正極物質(zhì)為V5+離子溶液，負(fù)極為V2+離子溶液；放電后，正負(fù)兩極分別為V4+和V+3離子溶液，電池內(nèi)部通過H+離子導(dǎo)電。
釩液流電池的核心是電解液的濃度決定能量密度，高濃度的電解液能夠?qū)崿F(xiàn)電池的高比能量，但是在實際使用中，高價態(tài)的釩物種會因濃度升高，溫度升高產(chǎn)生沉淀現(xiàn)象，使得釩電池電解液的濃度只能保持在1.8mol/L左右，其能量密度只能達25Wh/kg。高濃度電解液的穩(wěn)定性以及優(yōu)良的電化學(xué)性能是釩電池進入產(chǎn)業(yè)化階段急需解決的關(guān)鍵性問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種穩(wěn)定性好、電化學(xué)性能好，新型的釩電池電解液及其制備方法。
一種釩電池用電解液的制備方法，包括正極和負(fù)極電解液的制備，包括以下步驟：
1)、制備釩電池正極電解液的母液：將五氧化二釩與硫酸的混合物置入兩室電解槽的陰極室，電解槽的陽極室加入硫酸電解，制得四價釩離子電解液，即為釩電池正極電解液母液；
2)、制備釩電池負(fù)極電解液母液：將步驟1)的電解體系繼續(xù)電解，得到三價釩離子電解液的母液；或者將制得四價釩離子電解液分別置于釩電池的正負(fù)極兩室進行充電，充滿后，負(fù)極室得到三價釩離子電解液的母液；
3)、將步驟1)與步驟2)得到的四價和三價電解液母液分別加入甲基磺酸，制備得到釩電池正極和負(fù)極電解液。
所述的步驟1)中是將五氧化二釩與0.01-18.4mol/L的硫酸溶液的混合物置入兩室電解槽的陰極室；在電解槽的陽極室加入0.01-6.0mol/L的硫酸。
得到的正極或者負(fù)極電解液中：釩離子濃度為0.1-6mol/L；硫酸的濃度為0.01-6mol/L，甲基磺酸的濃度在0.01-12mol/L。
硫酸與甲基磺酸的摩爾比為：1∶0.01-1∶6。
本發(fā)明的釩電池用電解液是由上述方法制備得到的。
適用在本發(fā)明中的釩電解液是現(xiàn)有技術(shù)中常采用的V0SO4-H2SO4體系，可以采用常規(guī)濃度，例如VOSO4和V2(SO4)3可以在1.0-3.0mol/L之間，H2SO4可以在2-4mol/L之間。
本發(fā)明創(chuàng)造性地向上述釩電解液中引入一類新的支持電解質(zhì)甲基磺酸?？梢詫⒓谆撬崤渲瞥?mol/L作為優(yōu)選的濃度，反應(yīng)后體系中的釩濃度達到0.8-5.0M。該電解質(zhì)可以顯著提高電解液的活性和可逆性。
適用于本發(fā)明的電極可以是聚丙烯腈基石墨氈電極。
本發(fā)明使用的甲基磺酸與硫酸的摩爾比優(yōu)選在1-3∶1的范圍。
本發(fā)明的優(yōu)勢在于，選取的試劑(甲基磺酸)在充當(dāng)支持電解質(zhì)的同時，與釩形成的物種在電池充放電過程中穩(wěn)定性和電化學(xué)活性得到提高，特別是對電解液電化學(xué)可逆有了較大提高，在充放電試驗中顯示出該電解液具有較高的放電電壓，較大的提高了釩電池的能量效率。
具體實施方式
一種釩電池用電解液的制備方法，包括正極和負(fù)極電解液的制備，包括以下步驟：
1)、制備釩電池正極電解液的母液：將五氧化二釩與硫酸的混合物置入兩室電解槽的陰極室，電解槽的陽極室加入硫酸電解，制得四價釩離子電解液，即為釩電池正極電解液母液；
2)、制備釩電池負(fù)極電解液母液：將步驟1)的電解體系繼續(xù)電解，得到三價釩離子電解液的母液；或者將制得四價釩離子電解液分別置于釩電池的正負(fù)極兩室進行充電，充滿后，負(fù)極室得到三價釩離子電解液的母液；
3)、將步驟1)與步驟2)得到的四價和三價電解液母液分別加入甲基磺酸，制備得到釩電池正極和負(fù)極電解液。
所述的步驟1)中是將五氧化二釩與0.01-18.4mol/L的硫酸溶液的混合物置入兩室電解槽的陰極室；在電解槽的陽極室加入0.01-6.0mol/L的硫酸。
得到的正極或者負(fù)極電解液中：釩離子濃度為0.1-6mol/L；硫酸的濃度為0.01-6mol/L，甲基磺酸的濃度在0.01-12mol/L。
硫酸與甲基磺酸的摩爾比為：1∶0.01-1∶6。
本發(fā)明的釩電池用電解液是由上述方法制備得到的。
適用在本發(fā)明中的釩電解液是現(xiàn)有技術(shù)中常采用的VOSO4-H2SO4體系，可以采用常規(guī)濃度，例如VOSO4和V2(SO4)3可以在1.0-3.0mol/L之間，H2SO4可以在2-4mol/L之間。
本發(fā)明創(chuàng)造性地向上述釩電解液中引入一類新的支持電解質(zhì)甲基磺酸。可以將甲基磺酸配制成3mol/L作為優(yōu)選的濃度，反應(yīng)后體系中的釩濃度達到0.8-5.0M。該電解質(zhì)可以顯著提高電解液的活性和可逆性。
適用于本發(fā)明的電極可以是聚丙烯腈基石墨氈電極。
本發(fā)明使用的甲基磺酸與硫酸的摩爾比優(yōu)選在1-3∶1的范圍。