一種溶解釩氧化物制備釩電池用電解液的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉公開了一種溶解釩氧化物制備釩電池用電解液的方法，包括如下步驟：1)將高純片釩酸銨在200-800℃高溫下煅燒0.5-5h，得到煅燒產(chǎn)物；2)步驟1所得煅燒產(chǎn)物隨爐自然冷卻，冷卻時(shí)通入保護(hù)性氣體與氧氣的混合氣體，得到釩氧化物VxOy，其中x∶y＝2∶3～2∶5；3)在30～90℃下，將釩氧化物VxOy溶于稀硫酸，得到釩電池用電解液。本發(fā)明具有制備工藝簡(jiǎn)單，無需還原劑，降低生產(chǎn)成本，操作方便，節(jié)能環(huán)保。
【專利說明】一種溶解釩氧化物制備釩電池用電解液的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及釩電池用電解液，更具體地說，涉及一種溶解釩氧化物制備釩電池用電解液的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]全釩液流電池與普通蓄電池的活性物質(zhì)被包容在固態(tài)電極之內(nèi)不同，正、負(fù)極活性物質(zhì)主要存在于電解液中，分別裝在兩個(gè)儲(chǔ)液罐中，工作時(shí)通過送液泵循環(huán)流過電池，電池內(nèi)的正、負(fù)極電解液由離子交換膜隔開。全釩液流電池以釩離子溶液為正、負(fù)極活性物質(zhì)，正極是V (IV)/V (V)電對(duì)，負(fù)極是V (III)/V ( II )電對(duì)，支持電解質(zhì)Sh2so4。
[0003]據(jù) 申請(qǐng)人:所知，目前制備全釩液流電池用電解液的方法主要有化學(xué)法和電解法?；瘜W(xué)法現(xiàn)將釩的氧化物或化合物在加熱條件下溶于稀硫酸，再加入還原劑如草酸、二氧化硫等，加熱攪拌下制備VOsO4溶液?；瘜W(xué)法制備釩電池用電解液的方法簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求不高，但存在的不足是，加入還原劑產(chǎn)生氣體造成環(huán)境污染，還會(huì)給電解液帶來新的雜質(zhì)，而且還存在能耗高、安全性低等缺點(diǎn)。電解法是將溶于稀硫酸的釩的氧化物或化合物置于電解槽負(fù)極，正極為稀硫酸或硫酸鹽溶液，在電解槽正負(fù)極施加直流電，電解制備釩電池電解液。電解法制備電解液對(duì)設(shè)備要求高，且存在電解時(shí)間長(zhǎng)，副反應(yīng)高，產(chǎn)能低等缺點(diǎn)。
[0004]中國專利申請(qǐng)?zhí)?00610038914.2公開的釩氧化還原液流電池用電解液的制備方法是，將重量比為1.5?2.5:1的三氧化二釩和五氧化二釩的粉料放入爐內(nèi)煅燒，再將煅燒后的產(chǎn)物溶于稀硫酸中，然后加入添加劑，制備硫酸氧釩溶液。
[0005]中國專利申請(qǐng)?zhí)?00810142570.9公開的一種全釩離子液流電池電解液及其制備方法及電池是，將一定摩爾比的三氧化二釩與五氧化二釩均勻混合后逐量加入硫酸溶液中，加熱溶解，再加入堿性氧化物調(diào)節(jié)PH，過濾，再加入添加劑得到全釩液流電池電解液。
[0006]日本專利申請(qǐng)?zhí)?000247645 A公開的一種I凡電解液生產(chǎn)方法是將煅燒后的I凡固體與無機(jī)酸反應(yīng)得到三價(jià)釩鹽，再使釩鹽發(fā)生水合反應(yīng)，過濾除去不溶物質(zhì)，再將五氧化二釩加入三價(jià)釩鹽溶液中，除去不溶物質(zhì)，得到四價(jià)釩電解液。
[0007] 申請(qǐng)人:的研究中發(fā)現(xiàn)，上述的現(xiàn)有技術(shù)都是以五氧化二釩為原料，通過加入還原劑三氧化二釩來制備硫酸氧釩電解液，而負(fù)極電解液還需要電解的方法得到，由于三氧化二釩價(jià)格昂貴，不適宜大規(guī)模制備電解液，另外以釩化合物的最終產(chǎn)物為原料制備電解液，存在資源浪費(fèi)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種節(jié)省資源，工藝簡(jiǎn)單降低成本的溶解釩氧化物制備釩電池用電解液的方法。
[0009]一種溶解釩氧化物制備釩電池用電解液的方法，包括如下步驟:1)將高純片釩酸銨在200-800°C高溫下煅燒0.5-5h，得到煅燒產(chǎn)物；2)步驟I所得煅燒產(chǎn)物隨爐自然冷卻，冷卻時(shí)通入保護(hù)性氣體與氧氣的混合氣體,得到f凡氧化物VxOy,其中X: y = 2: 3?2:5 ；3)在30?90°C下，將釩氧化物VxOy溶于稀硫酸，得到釩電池用電解液。
[0010]按上述方案，步驟2)中冷卻時(shí)間控制在0.1?10h。
[0011]按上述方案，步驟2)中保護(hù)性氣體與氧氣配比控制在10:1-1:10。
[0012]按上述方案，步驟3)所用稀硫酸濃度為I?6moL/L。
[0013]按上述方案，步驟I)中煅燒過程采用微波法或電爐法。
[0014]按上述方案，所述的保護(hù)性氣體為氬氣或氮?dú)狻?br> [0015]實(shí)施本發(fā)明的種溶解釩氧化物制備釩電池用電解液的方法，具有以下有益效果:
[0016]1、以高純偏釩酸銨為初始原料制備專門用于釩電池電解液用釩氧化物VxOy，避免資源浪費(fèi)，節(jié)能環(huán)保；
[0017]2、不需經(jīng)過還原、電解，不會(huì)引入其他雜質(zhì)，可直接制備所需不同價(jià)態(tài)的高品質(zhì)釩電池電解液；
[0018]3、制備過程只需煅燒、溶解兩過程，無劇烈化學(xué)反應(yīng)，操作簡(jiǎn)單、安全；
[0019]4、制備工藝簡(jiǎn)單，無需還原劑，降低生產(chǎn)成本，操作方便。

【具體實(shí)施方式】
[0020]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0021]本發(fā)明提供了一種溶解釩氧化物制備釩電池用電解液的方法，包括以下步驟:1)將高純片釩酸銨在200-800°C高溫下煅燒0.5-5h，得到煅燒產(chǎn)物；2)步驟I)所得煅燒產(chǎn)物隨爐自然冷卻，冷卻時(shí)通入保護(hù)性氣體與氧氣的混合氣體，得到釩氧化物VxOy，其中X: y =2: 3?2: 5 ;3)在30?90°C下，將釩氧化物VxOy溶于稀硫酸，得到釩電池用電解液；其中步驟I)中的冷卻時(shí)間控制在0.1?1h ;其中步驟2)中的保護(hù)性氣體與氧氣配比控制在10:1-1:10 ;其中步驟3)所用稀硫酸濃度為I?6moL/L，其中步驟I)中煅燒過程采用微波法或電爐法，保護(hù)性氣體為氬氣或氮?dú)狻?br> [0022]實(shí)施例1:
[0023]制備綜合價(jià)態(tài)為3.5價(jià)釩電池用電解液。
[0024]現(xiàn)以制備200ml釩離子綜合價(jià)態(tài)為3.5價(jià)，濃度為2mol/L的釩電池電解液為例，具體步驟如下:
[0025]I)將微波爐打開，溫度設(shè)定為500°C ；
[0026]2)稱取10g偏釩酸銨，放置于微波爐內(nèi)，煅燒Ih ；
[0027]3)關(guān)閉微波爐，向微波爐內(nèi)通入氮?dú)馀c氧氣混合氣體lOmin，其中氮?dú)馀c氧氣摩爾比為5:1，得到釩氧化物V4O7。
[0028]4)量取55ml濃硫酸，攪拌稀釋到145ml的蒸餾水中，加溫到60°C，攪拌中加入31.6g釩氧化物V4O7，得到釩離子綜合價(jià)態(tài)為3.5價(jià)的釩電池用電解液。
[0029]5)準(zhǔn)確移取ImL上述釩電池電解液，用電位滴定法測(cè)定電解液中各種價(jià)態(tài)釩離子濃度，測(cè)得結(jié)果為三價(jià)釩濃度為0.98mol/L,四價(jià)釩離子濃度為1.02 mol/L,電解液釩離子綜合價(jià)態(tài)為3.5價(jià)。
[0030]實(shí)施例2:
[0031]制備本發(fā)明綜合價(jià)態(tài)為3價(jià)釩電池用電解液。
[0032]現(xiàn)以制備200ml釩離子綜合價(jià)態(tài)為3價(jià)，濃度為3mol/L的釩電池電解液為例，具體步驟如下:
[0033]I)將電爐打開，溫度設(shè)定為450°C ；
[0034]2)稱取10g偏釩酸銨，放置于電爐內(nèi)，煅燒0.5h ；
[0035]3)關(guān)閉電爐，向電爐內(nèi)通入氮?dú)?0min，得到釩氧化物V203。
[0036]4)量取65ml濃硫酸，攪拌稀釋到135ml的蒸餾水中，加溫到70°C，攪拌中加入45g釩氧化物V2O3，得到釩離子綜合價(jià)態(tài)為3價(jià)的釩電池用電解液。
[0037]5)準(zhǔn)確移取ImL上述釩電池電解液，用電位滴定法測(cè)定電解液中各種價(jià)態(tài)釩離子濃度，測(cè)得結(jié)果為三價(jià)釩濃度為2.97mol/L,四價(jià)釩離子濃度為0.03mol/L,電解液釩離子綜合價(jià)態(tài)為3價(jià)。
[0038]實(shí)施例3:
[0039]制備本發(fā)明綜合價(jià)態(tài)為4價(jià)釩電池用電解液。
[0040]現(xiàn)以制備200ml釩離子綜合價(jià)態(tài)為4價(jià)，濃度為3mol/L的釩電池電解液為例，具體步驟如下:
[0041]I)將電爐打開，溫度設(shè)定為450°C ；
[0042]2)稱取200g偏釩酸銨，放置于電爐內(nèi)，煅燒0.5h ；
[0043]3)關(guān)閉電爐，向微波爐內(nèi)通入氬氣與氧氣混合氣體20min，其中氬氣與氧氣摩爾比為3:1，得到釩氧化物VO2。
[0044]4)量取65ml濃硫酸，攪拌稀釋到135ml的蒸餾水中，加溫到70°C，攪拌中加入49.8g釩氧化物VO2,得到釩離子綜合價(jià)態(tài)為4價(jià)的釩電池用電解液。
[0045]5)準(zhǔn)確移取ImL上述釩電池電解液，用電位滴定法測(cè)定電解液中各種價(jià)態(tài)釩離子濃度，測(cè)得結(jié)果為三價(jià)釩濃度為2.98mol/L,四價(jià)釩離子濃度為0.02mol/L,電解液釩離子綜合價(jià)態(tài)為4價(jià)。
[0046]上面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種溶解釩氧化物制備釩電池用電解液的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將高純片釩酸銨在200-800°C高溫下煅燒0.5-5h，得到煅燒產(chǎn)物； 2)步驟I)所得煅燒產(chǎn)物隨爐自然冷卻，冷卻時(shí)通入保護(hù)性氣體與氧氣的混合氣體，得至Llfl氧化物VxOy,其中x:y = 2:3?2:5; 3)在30?90°C下，將釩氧化物VxOy溶于稀硫酸，得到釩電池用電解液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶解釩氧化物制備釩電池用電解液的方法，其特征在于步驟2)中冷卻時(shí)間控制在0.1?1h0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶解釩氧化物制備釩電池用電解液的方法，其特征在于步驟2)中保護(hù)性氣體與氧氣配比控制在10:1-1:10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶解釩氧化物制備釩電池用電解液的方法，其特征在于步驟3)所用稀硫酸濃度為I?6moL/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶解釩氧化物制備釩電池用電解液的方法，其特征在于步驟I)中煅燒過程采用微波法或電爐法。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶解釩氧化物制備釩電池用電解液的方法，其特征在于所述的保護(hù)性氣體為氬氣或氮?dú)狻?br> 【文檔編號(hào)】H01M8/18GK104409760SQ201410559247
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】李愛魁, 劉納, 胡嘉 申請(qǐng)人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司, 崇陽京釩科技有限公司