本發(fā)明屬于液流儲能釩電池領(lǐng)域，具體地說，涉及一種含有無機(jī)鉬酸鹽的釩電池正極電解液。
背景技術(shù)：
由于可再生能源(如，太陽能、風(fēng)能)具有不穩(wěn)定性和不連續(xù)性，為了更高效地利用可再生能源，需大規(guī)模的儲能技術(shù)與之相配套。釩電池因其輸出功率和容量相互獨(dú)立，具有功率和容量大，循環(huán)使用壽命長，能量效率高，深度充放電性能好，安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具應(yīng)用前景之一的大規(guī)模儲能電池，越來越受到人們的關(guān)注。
電解液作為釩電池的關(guān)鍵材料，其在不同溫度下的穩(wěn)定性影響著釩電池的使用溫度。目前，釩電池的使用溫度范圍一般為-30～40℃。這是由于正極釩電池電解液在40℃以上的條件下容易產(chǎn)生沉淀，導(dǎo)致正負(fù)極電解液的不匹配和電堆的堵塞，導(dǎo)致釩電池?zé)o法正常使用，從而縮短了電解液和電堆的使用壽命。因此，提高正極釩電池電解液的高溫穩(wěn)定性是一個急需解決的問題。
目前，針對提高正極釩電池電解液高溫下的穩(wěn)定性的方法主要是向正極電解液中添加添加劑。其中很多文獻(xiàn)報(bào)道過添加有機(jī)添加劑來提高正極電解液，但有機(jī)添加劑容易被五價釩離子氧化，不利于保持正負(fù)極電解液的價態(tài)平衡。于2013年01月16日公開的中國專利申請文件(公開號為CN102881931A)公開了一種電解液，其中含有正磷酸、偏磷酸、亞磷酸和次磷酸等及其鉀鹽或鈉鹽的添加劑的一種或多種，這些添加劑的加入能夠?qū)崿F(xiàn)電解液的穩(wěn)定性。但由于磷酸根離子的濃度增大時，容易與五價釩離子生成磷酸氧釩沉淀。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。
本發(fā)明的目的之一在于提高正極釩電池電解液的高溫穩(wěn)定性，以拓寬釩電池運(yùn)行的溫度范圍。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種含無機(jī)鉬酸鹽的釩電池電解液，所述釩電池電解液包含：釩離子、硫酸和無機(jī)鉬酸鹽添加劑，其中，所述無機(jī)鉬酸鹽添加劑的濃度為0.01M～0.25M，優(yōu)選濃度為0.05M～0.1M。
在本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例中，所述無機(jī)鉬酸鹽為鉬酸鈉、鉬酸銨、鉬酸鉀、鉬酸鋰、鉬酸鎂、鉬酸鋅和鉬酸鈣中的一種或兩種以上的組合。
在本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例中，所述無機(jī)鉬酸鹽添加劑的濃度為0.05M～0.10M。
在本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例中，所述釩電池電解液中的釩離子的價態(tài)為四價和/或五價。
在本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例中，所述含無機(jī)鉬酸鹽的釩電池電解液作為釩電池的正極電解液。
本發(fā)明另一方面提供了一種釩電池，所述釩電池的正極電解液包含釩離子、硫酸和無機(jī)鉬酸鹽添加劑，其中，所述無機(jī)鉬酸鹽添加劑的濃度為0.01M～0.25M。
在本發(fā)明的另一個示例性實(shí)施例中，所述無機(jī)鉬酸鹽為鉬酸鈉、鉬酸銨、鉬酸鉀、鉬酸鋰、鉬酸鎂、鉬酸鋅和鉬酸鈣中的一種或兩種以上的組合。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的有益技術(shù)效果包括：本發(fā)明使用了無機(jī)鉬酸鹽作為正極電解液添加劑，提高了正極電解液的穩(wěn)定性，拓寬了釩電池的運(yùn)行溫度范圍。本發(fā)明制備工藝操作簡單、成本低、同時易于實(shí)現(xiàn)釩電池的高溫穩(wěn)定運(yùn)行。
具體實(shí)施方式
在下文中，將結(jié)合示例性實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的含無機(jī)鉬酸鹽的釩電池電解液。
本發(fā)明的含無機(jī)鉬酸鹽的釩電池電解液可以包含：釩離子、硫酸和無機(jī)鉬酸鹽添加劑。其中，無機(jī)鉬酸鹽添加劑的濃度可以為0.01M-0.25M，優(yōu)選濃度可以為0.05M～0.10M，更加優(yōu)選的濃度可以為0.1M～0.20M。
在根據(jù)本發(fā)明的含無機(jī)鉬酸鹽的釩電池電解液中，釩離子可以為較高價態(tài)(四、五價)的釩離子，釩離子的濃度可以為0.5M～5M；硫酸的濃度可以為1.5M～7M。
在根據(jù)本發(fā)明的含無機(jī)鉬酸鹽的釩電池電解液中，無機(jī)鉬酸鹽可以為鉬酸鈉、鉬酸銨、鉬酸鉀、鉬酸鋰、鉬酸鎂、鉬酸鋅和鉬酸鈣中的一種或兩種以上的組合。
在根據(jù)本發(fā)明的含無機(jī)鉬酸鹽的釩電池電解液中，含無機(jī)鉬酸鹽的釩電池電解液可以作為釩電池的正極電解液。
本發(fā)明的釩電池，其中，釩電池的正極電解液中可以包含釩離子、硫酸和無機(jī)鉬酸鹽添加劑，而無機(jī)鉬酸鹽添加劑的濃度可以為0.01M～0.25M。
在根據(jù)本發(fā)明的釩電池中，機(jī)鉬酸鹽可以為鉬酸鈉、鉬酸銨、鉬酸鉀、鉬酸鋰、鉬酸鎂、鉬酸鋅和鉬酸鈣中的一種或兩種以上的組合。
下面將結(jié)合具體示例來進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
向體積為100mL組成為1.7M V(V)+3M H2SO4的釩電池正極電解液中，分別加入不同濃度的鉬酸鈉、鉬酸銨、鉬酸鉀、鉬酸鋰、鉬酸鎂、鉬酸鋅、鉬酸鈣(見表1)。
將待測電解液置于50℃的烘箱中，并與不含任何添加劑的空白樣進(jìn)行對比。觀察并記錄溶液產(chǎn)生沉淀的時間。從表1中可以看出，與空白樣電解液相比，在無機(jī)鉬酸鹽的作用下，五價釩電解液的高溫穩(wěn)定性有了大幅的提高。說明鉬酸鹽能夠有效的抑制V(V)的水解。因此鉬酸鹽作為正極釩電解液的添加劑可以顯著地提高電解液的高溫穩(wěn)定性。
表1不同添加劑的釩電池正極電解液在50℃下產(chǎn)生沉淀的時間
綜上所述，本發(fā)明的有益效果包括：本發(fā)明使用了無機(jī)鉬酸鹽作為正極電解液添加劑，提高了正極電解液的穩(wěn)定性，拓寬了釩電池的運(yùn)行溫度范圍。本發(fā)明制備工藝操作簡單、成本低、同時易于實(shí)現(xiàn)釩電池的高溫穩(wěn)定運(yùn)行。盡管上面已經(jīng)結(jié)合示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，可以對上述實(shí)施例進(jìn)行各種修改。