一种用于有机液流电池正极的电解液及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电化学储能技术领域，公开了一种用于有机液流电池正极的电解液及其制备方法，所述有机液流电池正极电解液由四硫代富瓦烯二甲基甲醚、六氟磷酸锂和有机溶剂组成；所述有机溶剂为碳酸乙基甲酯、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混合溶液；所述四硫代富瓦烯二甲基甲醚的化学结构为：通过对四硫代富瓦烯引入柔性的甲基甲醚端基，不仅可有效阻止了四硫代富瓦烯单元的堆积，还增加了四硫代富瓦烯二甲酸甲酯与有机溶剂的亲和力，使得四硫代富瓦烯二甲基甲醚在对应的有机溶剂的溶解得到提高，还可有利提高液流电池的能量密度，实现稳定的循环性能。实现稳定的循环性能。实现稳定的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于有机液流电池正极的电解液及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电化学储能
，尤其涉及一种用于有机液流电池正极的电解液及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着减少碳排放的环保技术的发展，使用来源广泛且无污染的能源替代传统的石油能源的需求越来越大。
[0003]以风能和太阳能为代表的新能源技术，具有发电时间和发电量不稳定的特性，需要大规模的储能电池与之配套。
[0004]目前已商业化的储能技术主要以锂离子电池和铅酸电池为主。锂离子电池和铅酸电池的体积比能量密度或者质量比能量密度都较高，如若作为大规模储能使用，存在安全性能低和成本高的缺点。
[0005]液流电池由于具有能量和功率独立可调的特性，并且扩容成本低，是目前最有前景的储能技术。
[0006]现有技术的液流电池，由于内部存在大量的溶剂，液流电池的体积比能量密度或者质量比能量密度都偏低。因此限制了液流电池的推广应用。
[0007]全钒液流电池是较为成熟的水系液流电池技术，但存在电解液腐蚀性强和放电电压低等缺点。

技术实现思路

[0008]针对上述问题，本专利技术的第一目的在于提出一种用于有机液流电池正极的电解液，在对应的有机溶剂中溶解度高，有利于提高液流电池的能量密度，可实现稳定的循环性能。
[0009]本专利技术的另一目的在于提出一种有机液流电池正极的电解液的制备方法，具有合成工艺简单，便于大规模生产的优点。
[0010]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]用于有机液流电池正极的电解液，所述有机液流电池正极电解液由四硫代富瓦烯二甲基甲醚、六氟磷酸锂和有机溶剂组成；
[0012]所述有机溶剂为碳酸乙基甲酯、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混合溶液；所述四硫代富瓦烯二甲基甲醚的化学结构为：
[0013][0014]进一步的，本专利技术提出了一种有机液流电池正极的电解液的制备方法，用于制备以上的所述有机液流电池正极的电解液，包括以下步骤：
[0015]S1)以无水四氢呋喃为溶剂，加入丙炔酸甲酯和二硫化碳，并在三丁基膦的催化
下，于氩气保护的氛围中，在
‑
60℃至
‑
80℃反应3
‑
10小时，然后自然升温至室温，再在真空下滤除四氢呋喃，将过滤所得的固体的用少量二氯甲烷洗涤，然后使用层析柱过柱提纯固体过滤物，制得固体状的四硫代富瓦烯二甲酸甲酯；
[0016]S2)将步骤S1)制得的四硫代富瓦烯二甲酸甲酯加入至无水四氢呋喃中，搅拌溶解，在氩气保护下，加入1mol/L的二异丁基氢化铝的正己烷溶液，反应3
‑
10小时，然后滴加饱和酒石酸钾钠水溶液，继续搅拌1
‑
3小时，在真空下，滤除四氢呋喃，抽滤收集固体，使用层析柱过柱提纯滤得的固体，制得固体状的四硫代富瓦烯二甲醇；
[0017]S3)在氩气保护下，在无水四氢呋喃中加入所述四硫代富瓦烯二甲醇和碘甲烷，再加入氢化钠，在60℃
‑
80℃反应20
‑
40小时，然后再加入含5wt％的去离子水的四氢呋喃，发生淬灭反应，再在真空下滤除四氢呋喃，然后加入二氯甲烷和去离子水进行萃取，收集含有萃取物的二氯甲烷溶液，在真空下滤除二氯甲烷，将过滤得到的固体再使用层析柱过柱提纯，制得固体状的四硫代富瓦烯二甲基甲醚；
[0018]S4)将所述四硫代富瓦烯二甲基甲醚加入到碳酸乙基甲酯、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混合溶剂中，搅拌混合均匀，再加入六氟磷酸锂，搅拌溶解，即制得所述有机液流电池正极电解液。
[0019]优选的，步骤S1)中，二硫化碳、丙炔酸甲酯和三丁基膦的摩尔比为1∶(0.5
‑
2)∶(0.25
‑
1)，无水四氢呋喃的用量为：每克的丙炔酸甲酯的对应加入量为5
‑
40mL。
[0020]优选的，步骤S1)中，二氯甲烷的体积为无水四氢呋喃的体积的0.1
‑
1倍。
[0021]优选的，步骤S2)中，四硫代富瓦烯二甲酸甲酯和二异丁基氢化铝的摩尔比为1∶(4
‑
10)，无水四氢呋喃的用量为：每克的四硫代富瓦烯二甲酸甲酯对应加入量为20
‑
160mL。
[0022]优选的，步骤S2)中，饱和酒石酸钾钠水溶液的体积是无水四氢呋喃的体积的0.1
‑
1倍。
[0023]优选的，步骤S3)中，四硫代富瓦烯二甲醇、碘甲烷和氢化钠的摩尔比为1∶(2
‑
10)∶(2
‑
8)，无水四氢呋喃和含5wt％去离子水的四氢呋喃用量均为：每克所述四硫代富瓦二甲醇的对应加入量为20
‑
160mL。
[0024]优选的，步骤S3)中，萃取时使用的二氯甲烷的用量为：每克所述四硫代富瓦二甲醇的对应加入量为20
‑
160mL；萃取时使用的二氯甲烷和去离子水的体积比为1∶(1
‑
5)。
[0025]优选的，步骤S4)中，碳酸乙基甲酯、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的体积比为5∶(2
‑
6)∶(1
‑
3)。
[0026]优选的，步骤S4)中，四硫代富瓦烯二甲基甲醚的浓度为1
‑
3mol/L，六氟磷酸锂的浓度为2
‑
8mol/L。
[0027]本专利技术的上述技术方案的有益效果为：所述用于有机液流电池正极的电解液，通过对的四硫代富瓦烯引入柔性的甲基甲醚端基，不仅可有效阻止了四硫代富瓦烯单元的堆积，还增加了四硫代富瓦烯二甲酸甲酯与有机溶剂的亲和力，所引入的甲基甲醚的分子量小，使得四硫代富瓦烯二甲基甲醚在对应的有机溶剂中溶解浓度得到提高，可以高达
‑
3mol/L，由于所引入的甲基甲醚的分子量小，不会明显降低四硫代富瓦烯的质量比容量。所述四硫代富瓦烯二甲基甲醚相对于Li/Li+的充放电的电压平台在3.0
‑
3.6V，可有利提高液流电池的能量密度，可实现稳定的循环性能。
[0028]进一步的，本专利技术提出所述用于有机液流电池正极的电解液的制备方法，具有合
成工艺简单，便于大规模生产的优点，具有可广泛推广的商业化前景。
附图说明
[0029]图1为实施例3所制备的四硫代富瓦烯二甲基甲醚的核磁共振氢谱；
[0030]图2为应用例1的有机液流电池的充放电曲线；
[0031]图3为应用例1的有机液流电池在循环测试中的放电体积比容量；
[0032]图4为应用例1的有机液流电池在循环测试中的库伦效率。
具体实施方式
[0033]下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。
[0034]在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于有机液流电池正极的电解液，其特征在于，所述有机液流电池正极电解液由四硫代富瓦烯二甲基甲醚、六氟磷酸锂和有机溶剂组成；所述有机溶剂为碳酸乙基甲酯、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混合溶液；所述四硫代富瓦烯二甲基甲醚的化学结构为：2.一种有机液流电池正极的电解液的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1的所述有机液流电池正极的电解液，包括以下步骤：S1)以无水四氢呋喃为溶剂，加入丙炔酸甲酯和二硫化碳，并在三丁基膦的催化下，于氩气保护的氛围中，在
‑
60℃至
‑
80℃反应3
‑
10小时，然后自然升温至室温，再在真空下滤除四氢呋喃，将过滤所得的固体的用少量二氯甲烷洗涤，然后使用层析柱过柱提纯固体过滤物，制得固体状的四硫代富瓦烯二甲酸甲酯；S2)将步骤S1)制得的四硫代富瓦烯二甲酸甲酯加入至无水四氢呋喃中，搅拌溶解，在氩气保护下，加入1mol/L的二异丁基氢化铝的正己烷溶液，反应3
‑
10小时，然后滴加饱和酒石酸钾钠水溶液，继续搅拌1
‑
3小时，在真空下，滤除四氢呋喃，抽滤收集固体，使用层析柱过柱提纯滤得的固体，制得固体状的四硫代富瓦烯二甲醇；S3)在氩气保护下，在无水四氢呋喃中加入所述四硫代富瓦烯二甲醇和碘甲烷，再加入氢化钠，在60℃
‑
80℃反应20
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40小时，然后再加入含5wt％的去离子水的四氢呋喃，发生淬灭反应，再在真空下滤除四氢呋喃，然后加入二氯甲烷和去离子水进行萃取，收集含有萃取物的二氯甲烷溶液，在真空下滤除二氯甲烷，将过滤得到的固体再使用层析柱过柱提纯，制得固体状的四硫代富瓦烯二甲基甲醚；S4)将所述四硫代富瓦烯二甲基甲醚加入到碳酸乙基甲酯、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混合溶剂中，搅拌混合均匀，再加入六氟磷酸锂，搅拌溶解，即制得所述有机液流电池正极电解液。3.根据权利要求2所述的有机液流电池正极的电解液的制备方法，其特征在于，步骤S1)中，二硫化碳、丙炔酸甲酯和三丁基膦的摩尔比为1∶(0.5
‑
2)∶(0.25

【专利技术属性】
技术研发人员：陈栋阳，陈男杰，吴静姝，陈东初，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：