一种原位恢复电池容量的方法
【专利摘要】本发明涉及电池应用及能量恢复领域，具体为一种在原位恢复电池容量的方法。以长期充放电使用后、容量衰减的钒电池正极电解液为原料，在其中添加有机、无机或其复合还原剂，与正极电解液中的五价钒离子发生还原反应，使五价钒离子还原为四价钒离子，恢复电池容量。本发明通过在正极电解液中添加适当比例的有机? 无机还原剂，解决电池运行中的容量衰减的问题，实现电池电解液重复利用和回收。本发明工艺方法简单、操作容易、原料易得，效果明显。
【专利说明】
_种原位恢复电池容量的方法
技术领域
[0001]本发明涉及电池应用及能量恢复领域，具体为一种在原位恢复电池容量的方法。
【背景技术】
[0002]钒氧化还原液流电池，简称钒电池。是一种新型的电化学储能系统，与传统的蓄电池相比，具有可快速、大容量充放电、自放电率低和电池结构简单等特点，它是满氧化还原电对的硫酸溶液，它不仅是导电介质，更是实现能量存储的电活性物质，是钒电池储能及能量转化的核心。钥I电池的工作原理为充电过程中正极银价态从4价氧化到5价，负极银价态从3价还原到2价。放电为上述过程的可逆过程，随着钒电池充放电次数的增加，副反应不断发生，正极电解液中的钒离子主要为5价，负极电解液中的钒离子主要为3价，导致正负极电解液价态失衡，电池无法充放电。目前，还没有关于处理钒电池电解液失衡和恢复其容量的文献。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种恢复电池容量的方法，解决电池运行中的容量衰减的问题，实现电池电解液重复利用和回收。
[0004]本发明的技术方案为:
一种原位恢复电池容量的方法，以长期充放电使用后、容量衰减的钒电池正极电解液为原料，在其中添加有机、无机或其复合还原剂，与正极电解液中的五价钒离子发生还原反应，使五价钒离子还原为四价钒离子，恢复电池容量;其中，待处理钒电池正极电解液钒浓度0.l~3mol/L0
[0005]所述的原位恢复电池容量的方法，有机还原剂包括以下一种或两种以上:羧酸类、醛类、醇类、不饱和烃类;无机还原剂包括以下一种或两种以上:亚硫酸盐、焦硫酸盐、硫化物、金属、金属氧化物、多价态金属的盐。
[0006]所述的原位恢复电池容量的方法，有机还原剂为以下一种或两种以上:甲酸、乙酸、乙二酸、甲醛、乙醛、甲醇、乙醇、甘油、乙烯、丙烯、I，3_ 丁二烯;无机还原剂为以下一种或两种以上:焦硫酸钠、焦硫酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸钾、铁、三氧化二钒、三氯化钒。
[0007]所述的原位恢复电池容量的方法，还原剂采用复合还原剂或单一还原剂，其复合还原剂中，有机还原剂与无机还原剂的质量比例为(I: 1)-(1: 4)。
[0008]所述的原位恢复电池容量的方法，在反应进行过程中，电池进行充放电运行，需要电池的正极电解液液流循环。
[0009]所述的原位恢复电池容量的方法，待处理电解液的五价钒量与还原剂的摩尔比例为(2: IMl: 3)0
[0010]本发明的优点:1、本发明通过在正极电解液中添加适当比例的有机-无机还原剂，能解决电池容量下降后的恢复再生问题，不需要额外设备，采用化学还原的方法，在常压下进行，工艺简单，操作容易，原料易得，可以明显恢复电池的容量，一次恢复反应可恢复电池容量到其初始容量的85%。2、本发明化学试剂用量少，减少二次污染危险，且不使用二氧化硫，硫化氢等有毒气体，环境污染小。3、本发明耗能低，节约能源，且经处理后的电解液性状稳定。4、本发明所采用的有机、无机或其复合还原剂，其主要成分均为环境友好型物质，不会对环境产生有害影响，符合钒电池的绿色环保的特征，并且用量低，对成本控制不会造成较大影响。
【具体实施方式】
[0011]实施例1
以失去95%容量的钒电池正极电解液为原料，其中正极电解液中五价钒离子为1.34moI/L，四价f凡离子为0.06moI/L，正极电解液体积为11Oml。在电解液流动过程中，在正极储液罐加入乙二酸9克。反应16小时后，电池容量恢复到原容量的85.3%。恢复后的电解液经充放电测试，库伦效率92.5%、能量效率79%、电压效率73%。
[0012]实施例2
以失去50%容量的钒电池正极电解液为原料，其中正极电解液中五价钒离子为
0.6mol/L，四价f凡离子为0.6mol/L，正极电解液体积为I1ml。在电解液流动过程中，在正极加储罐入乙二酸5克。反应9小时后，电池容量恢复到原容量的87.1%。恢复后的电解液经充放电测试，库伦效率93%、能量效率77%、电压效率71.1%。
【主权项】
1.一种原位恢复电池容量的方法，其特征在于，以长期充放电使用后、容量衰减的钒电池正极电解液为原料，在其中添加有机、无机或其复合还原剂，与正极电解液中的五价钒离子发生还原反应，使五价钒离子还原为四价钒离子，恢复电池容量;其中，待处理钒电池正极电解液钒浓度0.1?3mol/L。2.按照权利要求1所述的原位恢复电池容量的方法，其特征在于，有机还原剂包括以下一种或两种以上:羧酸类、醛类、醇类、不饱和烃类;无机还原剂包括以下一种或两种以上:亚硫酸盐、焦硫酸盐、硫化物、金属、金属氧化物、多价态金属的盐。3.按照权利要求2所述的原位恢复电池容量的方法，其特征在于，有机还原剂为以下一种或两种以上:甲酸、乙酸、乙二酸、甲醛、乙醛、甲醇、乙醇、甘油、乙烯、丙烯、I，3- 丁二烯;无机还原剂为以下一种或两种以上:焦硫酸钠、焦硫酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸钾、铁、三氧化二钒、三氯化钒。4.按照权利要求2或3所述的原位恢复电池容量的方法，其特征在于，还原剂采用复合还原剂或单一还原剂，其复合还原剂中，有机还原剂与无机还原剂的质量比例为(I: I)?(I: 4)05.按照权利要求1所述的原位恢复电池容量的方法，其特征在于，在反应进行过程中，电池进行充放电运行，需要电池的正极电解液液流循环。6.按照权利要求1所述的原位恢复电池容量的方法，其特征在于，待处理电解液的五价钒量与还原剂的摩尔比例为(2: 1)~(1: 3)。7.按照权利要求1所述的原位恢复电池容量的方法，其特征在于，还原反应时间为8-48小时。
【文档编号】H01M10/42GK106099223SQ201610542653
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月11日
【发明人】丁建峰
【申请人】无锡市华东电力设备有限公司