雜質(zhì)離子對全釩液流電池電解液穩(wěn)定性及電化學(xué)性能的影響.pdf

1、全釩液流電池是一種新型的儲(chǔ)能電池，因其環(huán)境友好、電極不參加反應(yīng)、功率和容量可單獨(dú)設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)得到了迅速發(fā)展。我國釩資源豐富，釩液流電池有更大的發(fā)展空間。
　　作為電化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)，電解液性能直接影響釩電池的性能。對于雜質(zhì)離子對釩電解液性能的影響很少有人研究。由于不同價(jià)態(tài)的釩電解液的穩(wěn)定性和電化學(xué)性能的影響因素不同，本文分別研究了雜質(zhì)離子對三價(jià)、四價(jià)、五價(jià)釩電解液性能的影響。
　　本文利用電解的方法制備了不同釩濃度和硫酸濃度

2、的三價(jià)、四價(jià)和五價(jià)釩的電解液，通過穩(wěn)定性測試和循環(huán)伏安測試等方法，得出了釩濃度和硫酸濃度對釩電解液穩(wěn)定性和電化學(xué)性能的影響，對硫酸和釩濃度的配比進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果為:釩濃度1.6～2mol·l-1，硫酸濃度3～4mol·l-1。在這一濃度范圍內(nèi)的釩電解液，單體電池充放電測試的庫倫效率可以達(dá)到94％左右，能量效率達(dá)到85％左右，充放電循環(huán)性能良好。
　　低濃度的釩和硫酸的電解液中，微量雜質(zhì)離子主要影響五價(jià)釩電解液在高溫下的穩(wěn)定性，

3、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、AlO2-、SiO32-、NO3-、Cr2O72-、MnO4-會(huì)明顯降低五價(jià)釩電解液的穩(wěn)定性。高濃度的釩和硫酸電解液中，微量雜質(zhì)離子主要影響三價(jià)和四價(jià)釩電解液在低溫下的穩(wěn)定性，Mg2+、Al3+、Ti4+、Cr3+會(huì)降低三價(jià)釩和四價(jià)釩在低溫下的穩(wěn)定性，PO43-、Cl-可以使三價(jià)釩和四價(jià)釩電解液的穩(wěn)定性提高。微量雜質(zhì)離子對四價(jià)和五價(jià)釩電解液電化學(xué)性能的影響較小，雜質(zhì)離子對三價(jià)釩電解液電化

4、學(xué)反應(yīng)可逆性的影響很明顯。Li+、Al3+、Cr3+、PO43-、Cl-會(huì)明顯降低V(Ⅲ)/V(Ⅱ)電化學(xué)反應(yīng)的可逆性。
　　通過綜合比較雜質(zhì)離子對各價(jià)態(tài)釩電解液穩(wěn)定性和電化學(xué)性能的影響得出:在釩電解液中必須除去的雜質(zhì)離子有Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、AlO2-、SiO32-、NO3-、Cr2O72-、MnO4-，應(yīng)盡力避免的雜質(zhì)離子有Mg2+、Al3+、Ti4+、Cr3+、Mn2+，可以適量存在的雜質(zhì)離子有