一种提高钒电解液利用率和稳定性添加剂的方法及其应用

技术领域

本发明属于储能液流电池技术领域，具体涉及一种提高钒电解液利用率和稳定性添加剂的方法及其应用。

背景技术

全钒液流电池是一种新型的电化学储能技术，利用钒离子在不同氧化态下的不同化学势能来储存电能。它具有充放电效率高、容量和功率相互独立、电解液可多次循环使用、安全环保等优点，在潮汐发电、光伏发电、风能发电等领域有着广阔的应用市场，被国家能源局纳为中大型电化学储能范畴，更是新能源技术中的热点。

钒液流电池专题研究报告中指出钒电解液利用率在70%左右（钒电池专题研究报告：长时储能优选，项目落地加速）。钒液流电池能量密度较低，仅适用于对体积、重量要求不高的固定储能电站，限制了钒液流电池的使用领域。崔旭梅等研究指出钒电解液中VO

为实现钒电解液的高利用率和高稳定性，向电解液中添加添加剂是一种最经济有效的方式。专利CN108199068B公开了一种低温用全钒液流电池电解液及其制备方法，在电解液中添加亚磷酸、水以及锂离子、铅离子、铵根离子，使电解液适用于低温环境，但添加剂成分相对复杂，没有兼顾电解液在高温条件下的稳定性，且电池运行电密仅为20mA/cm

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种提高钒电解液利用率和稳定性添加剂的方法及其应用。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种提高钒电解液利用率和稳定性添加剂的方法及其应用,所述方法为在硫酸体系的钒电解液内添加C

进一步地，所述钒电解液中钒浓度为1.5~1.7mol/L ，其中三价钒与四价钒的摩尔比范围在0.95~1.05之间，硫酸浓度为2~4.5mol/L。

进一步地，所述C

进一步地，所述C

进一步地，所述C

本发明还提供一种提高钒电解液利用率和稳定性添加剂的方法在钒电池中的应用。

本发明的有益效果为：

1.本发明公开一种提高钒电解液利用率和稳定性添加剂的方法及其应用，能够增加VO

2. 本发明公开一种提高钒电解液利用率和稳定性添加剂的方法及其应用，能够在不小于80mA/cm

附图说明

图1是在钒电解液中加入0.0032wt.%十二烷基苯磺酸钠前后电池充放电容量和能量对比图；

图2是在钒电解液中加入0.0032wt.%十二烷基苯磺酸前后电池充放电容量和能量对比图；

图3是在钒电解液中加入0.0032wt.%十二烷基硫酸铜前后电池充放电容量和能量对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

以下实施例中所述室温范围为20~25℃。

实施例1

步骤（1）：取硫酸体系的钒电解液160mL作为本次实施例电解液；

步骤（2）：称取质量为0.007g（0.0032wt.%）的十二烷基苯磺酸钠于所取电解液中，室温下搅拌4h使其充分溶解；

步骤（3）：将电解液平均分为两等份，分别作为电池的正极电解液和负极电解液；

步骤（4）：对该电解液进行充放电电池测试。

0.0032wt.%十二烷基苯磺酸钠添加到钒电解液前后电池充放电容量和能量对比图参照图1所示。

其中， 钒电池的充放电电池测试在活性面积为7cm×7cm的单电池中进行，使用N212全氟磺酸离子交换膜（科润新材料有限公司，中国）作为隔膜，两块厚度为4mm面积为7cm×7cm的碳毡作为钒电池的正极和负极。充放电测试是通过使用CT-4008T-5V12A-S1-F（新威科技有限公司，中国）实现的，按照80mA/cm

实施例2

步骤（1）：取硫酸体系的钒电解液160mL作为本次实施例电解液；

步骤（2）：称取质量为0.007g（0.0032wt.%）的十二烷基苯磺酸于所取电解液中，室温下搅拌3h使其充分溶解；

步骤（3）：将电解液平均分为两等份，分别作为电池的正极电解液和负极电解液；

步骤（4）：对该电解液进行充放电电池测试。

0.0032wt.%十二烷基苯磺酸添加到钒电解液前后电池充放电容量和能量对比图参照图2所示。

实施例3

步骤（1）：取硫酸体系的钒电解液160mL作为本次实施例电解液；

步骤（2）：称取质量为0.007g（0.0032wt.%）的十二烷基硫酸铜于所取电解液中，室温下搅拌6h使其充分溶解；

步骤（3）：将电解液平均分为两等份，分别作为电池的正极电解液和负极电解液；

步骤（4）：对该电解液进行充放电电池测试。

0.0032wt.%十二烷基硫酸铜添加到钒电解液前后电池充放电容量和能量对比图参照图3所示。

对比例1~对比例3

步骤（1）：取硫酸体系的钒电解液160mL作为本次实施例电解液；

步骤（2）： 将电解液平均分为两等份，分别作为电池的正极电解液和负极电解液；

步骤（3）： 对该电解液进行充放电电池测试。

表1. 不同添加剂的钒电解液的电池充放电性能参数

从表1的结果可知，钒电解液中添加十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸和十二烷基硫酸铜之后，电池的各项性能均得到显著提升，其中库伦效率提升0.5~2.5%，能量效率提升0.6~2.4%，电压效率提升0.2~0.8%，钒电解液的利用率提升3.5~9%，且正、负极均无沉淀现象。由此可见， C

实施例4

取三份20mL 1.7mol/L VO

实施例5

取三份20mL 1.7mol/L V

表2. 钒电解液中添加不同添加剂时的高、低温析出时间。

从表2可知，与空白实验对比，本发明的添加剂对VO

需要说明的是，以上内容仅仅说明了本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均落入本发明权利要求书的保护范围之内。