【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液流电池电解液技术，尤其涉及一种高稳定性液流电池电解液及其制备方法。
技术介绍
1、全钒、fe-cr、na-s、zn-br等金属离子液流电池作为目前发展势头强劲的绿色环保蓄能电池，均是以不同价态离子作为正负极活性物质溶解于支持电解质中呈液态循环流动状态的氧化还原储能液流电池。其中全钒等液流电池已经放大应用于可再生能源储能、电网调峰、备用电源等领域，且每年以gw级装机容量递增。
2、电解液是全钒液流电池系统中电能的储存载体，是钒电池的重要组成部分，决定了电池系统的能量密度，其直接影响电池系统的稳定性。
3、但由于液流电池以正负极离子电对的氧化还原为基础进行充放电，其缺点在于，系统高soc(充电率)和高温下，氧化还原电对容易从溶液中沉淀析出，堵塞碳毡电极使其失去导电性，沉淀物堵塞流道和储罐，导致电池系统崩溃；
4、另外当电池充电至高soc时，由于反应底物减少，短时间的过充电就会带来对电极极板的氧化伤害，极板失去导电性进而造成单节电压升高直至烧毁。
5、这样一来，为了规避以上缺陷，现有的处理方法不得不实行限制性操作条件，增加敏感控制系统降低充电soc、添加外部热管理设备等。这些措施显著增加了电池操控的复杂性和整个系统的成本。
6、因此，迫切需要对现有氧化还原流电池系统进行改进。
7、对于全钒电池，2013年美国西北太平洋实验室公布了的提供了以cl-和so42-联合作为支持电解质的氧化还原液流电池解决方案，cl-的引入可以显著提升溶液中钒离子稳定性，可
8、或者采用严格限制电池soc的方法，即使得系统充放电soc区间维持在30-70％区间也可有限避免电池电极氧化，但此时电解液利用率较低，对系统总体运营成本影响较大。
9、1)已有纯h2so4体系耐温性差，低温低soc运行导致系统总能量密度偏低(<20wh/l)；
10、2)hcl电解液操作难度及运营成本升高；
11、采用含hcl电解液技术虽然提升了系统耐高温性能能量密度(～32wh/l)，但高浓度cl-的引入也带来了风险：大量cl2析出使得电池相关材料腐蚀严重，需要高成本耐腐蚀材料的使用，同时增加了系统的环境危险，对操作者提出了更高要求，因此在电池运行过程中合理控制氯气产生是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对现有电解液系统高soc和高温下，氧化还原电对容易从溶液中沉淀析出，堵塞碳毡电极使其失去导电性，沉淀物堵塞流道和储罐，导致电池系统崩溃的问题，提出一种高稳定性液流电池电解液，该液流电池电解液是一种对电极有保护作用的具有高温稳定性的全钒(vn+)电解液，在高soc和高温下，该电解液中的有机分子能分解生产次级代谢产物直至彻底氧化为co2，起到保护电解液高温稳定性和电极的作用。
2、需要注意的是，在本专利技术中，除非另有规定，涉及组成限定和描述的“包括”的具体含义，既包含了开放式的“包括”、“包含”等及其类似含义，也包含了封闭式的“由…组成”、“由…构成”等及其类似含义。
3、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高稳定性液流电池电解液，其正极溶液中添加有有机分子，所述有机分子为分解电位为1.0v以上的有机分子。
4、进一步地，所述有机分子分解电位优选为1-1.25v。
5、进一步地，所述有机分子分解电位更优选为1.05-1.15v。
6、进一步地，所述正极溶液为h2so4体系电解液和/或hcl体系电解液。
7、进一步地，所述正极溶液中h2so4浓度为1.0-3.0mol/l。
8、进一步地，所述正极溶液中hcl浓度为2.0-5.0mol/l。
9、进一步地，所述正极溶液为含钒电解液，所述钒浓度为1.5-2.5mol/l。
10、进一步地，h2so4体系电解液正极溶液中，钒浓度为1.5-1.9mol/l。
11、进一步地，hcl体系电解液正极溶液中钒浓度为1.6-2.4mol/l。
12、进一步地，所述有机分子为氯代乙醇、氯代乙醛、氯代乙酸、丙烯酸、正戊酸和ccl4中的一种或多种的混合物。
13、进一步地，所述有机分子为氯代乙醇、氯代乙醛和氯代乙酸中的一种或多种的混合物时，其混合物分解电位为1.1±0.05v，氯代乙醇分解电位为1.13v。
14、进一步地，所述有机分子为氯代乙醇、氯代乙醛和氯代乙酸中的一种或多种的混合物时，其在正极溶液中的添加浓度为0.1-0.3mol/l，优选添加浓度为0.15-0.25mol/l。
15、进一步地，所述有机分子为包含丙烯酸、正戊酸和ccl4中一种或多种的混合物时，所述混合物分解电位为1.2±0.05v。
16、进一步地，所述有机分子为包含丙烯酸、正戊酸和ccl4中一种或多种的混合物时，其在正极溶液中的添加浓度为0.1-0.2mol/l，优选添加浓度为0.12-0.16mol/l。
17、进一步地，所述有机分子为包含丙烯酸、正戊酸和ccl4中多种的混合物时，两种或两种以上物质一同添加，可以减缓其中一种物质的氧化速度，避免电流密度过大而造成添加剂反应剧烈而产生大量气泡且浓度降低过快。
18、本专利技术的另一个目的还公开了一种高稳定性液流电池电解液的制备方法，包括以下步骤：在含有钒的h2so4和/或hcl电解液中，加入有机分子，搅拌至完全溶解，加入hcl或h2so4及水定容至所需浓度。
19、进一步地，所述搅拌温度为25-55℃，搅拌时间为0.5-4h。
20、本专利技术公开了一种高稳定性液流电池电解液及其制备方法，本专利技术液流电池电解液是一种对电极有保护作用的具有高温稳定性的全钒(vn+)电解液。具体地，本专利技术与现有技术相比较具有以下优点：
21、1)液流电池充电时，随着正极v5+浓度逐渐升高，正极反应电位逐渐上升，当v5+浓度达到一定值(soc>85％)时，钒电池正极绝对电位将>1.25v，此时如处于高温>40℃正极溶液沉淀结晶风险很高；当电解液soc>80％后，正极溶液中可供反应的vo2+不足，此时当输入电流未降低或溶液流速不足时(浓差极化未降低)，作为导电体的碳毡和极板将代替vo2+发生氧化反应烧毁而失去导电作用。
22、在高soc下，本专利技术高稳定性液流电池电解液中特定浓度的有机分子开始参与反应，来缓冲底物不足对溶液和电极带来的伤害。本专利技术高稳定性液流电池电解液中的有机分子在正极钒电解液soc>85％(正极电位>1.2v)，开始分解生产次级代谢产物直至彻底氧化为co本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高稳定性液流电池电解液，其特征在于，其正极溶液中添加有有机分子，所述有机分子为分解电位为1.0V以上的有机分子。
2.根据权利要求1所述高稳定性液流电池电解液，其特征在于，所述正极溶液为含钒电解液，所述钒浓度为1.5-2.5mol/L。
3.根据权利要求1所述高稳定性液流电池电解液，其特征在于，所述正极溶液为H2SO4体系电解液和/或HCl体系电解液。
4.根据权利要求3所述高稳定性液流电池电解液，其特征在于，所述正极溶液中H2SO4浓度为1.0-3.0mol/L；
5.根据权利要求1所述高稳定性液流电池电解液，其特征在于，所述有机分子为氯代乙醇、氯代乙醛、氯代乙酸、丙烯酸、正戊酸和CCl4中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求5所述高稳定性液流电池电解液，其特征在于，所述有机分子为包含丙烯酸、正戊酸和CCl4中多种的混合物。
7.根据权利要求6所述高稳定性液流电池电解液，其特征在于，所述有机分子为氯代乙醇、氯代乙醛和氯代乙酸中的一种或多种的混合物时，其在正极溶液中的添加浓度为0.1-0.3mol
8.根据权利要求6所述高稳定性液流电池电解液，其特征在于，所述有机分子为包含丙烯酸、正戊酸和CCl4中一种或多种的混合物时，其在正极溶液中的添加浓度为0.1-0.2mol/L。
9.一种权利要求1-8任意一项所述高稳定性液流电池电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在含有V的H2SO4和/或HCl电解液中，加入有机分子，搅拌至完全溶解，加入HCl或H2SO4及水定容至所需浓度。
10.根据权利要求9所述高稳定性液流电池电解液的制备方法，其特征在于，所述搅拌温度为25-55℃，搅拌时间为0.5-4h。
...【技术特征摘要】
1.一种高稳定性液流电池电解液，其特征在于，其正极溶液中添加有有机分子，所述有机分子为分解电位为1.0v以上的有机分子。
2.根据权利要求1所述高稳定性液流电池电解液，其特征在于，所述正极溶液为含钒电解液，所述钒浓度为1.5-2.5mol/l。
3.根据权利要求1所述高稳定性液流电池电解液，其特征在于，所述正极溶液为h2so4体系电解液和/或hcl体系电解液。
4.根据权利要求3所述高稳定性液流电池电解液，其特征在于，所述正极溶液中h2so4浓度为1.0-3.0mol/l；
5.根据权利要求1所述高稳定性液流电池电解液，其特征在于，所述有机分子为氯代乙醇、氯代乙醛、氯代乙酸、丙烯酸、正戊酸和ccl4中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求5所述高稳定性液流电池电解液，其特征在于，所述有机分子为包含丙烯酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：高新亮，王德录，赵国辉，朱启源，韩新宇，
申请(专利权)人：大连融科储能集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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