全釩液流电池用稳定的高浓度电解液研究
如今，电池行业由于其在许多国家自由化发展，正面临着新的挑战与机会。其中，电池储能在未来将毫无疑问的是一个颠覆性的技术，并且在能源的开发和利用方面起着重要作用。全钒氧化还原液流电池(VFB)由于其循环寿命长，灵活的设计，较高可靠性和低的运行成本等优势在电池储能方面引起了广泛的关注。
本论文主要讨论了钒电池电解液的制备及其性能，着重研究了高浓度电解液的制备，电解液的浓度测试，电解液的基本性能和正负极电解液的稳定性和电化学活性，可逆性等，主要内容如下:
采用电解硫酸氧钒的方法可以制备出了四种不同价态高浓度钒的硫酸溶液。通过循环伏安测试表明:电解液中硫酸浓度为3M时，电化学可逆性和活性最好，而且正负极电极反应在所使用的电极上均是准可逆过程，受扩散控制;通过电导率测试，钒的硫酸溶液的电导率随着钒离子浓度的提高而下降，因而对钒的硫酸溶液，钒离子的浓度最好在1.5～2M。
分别以草酸，草酸铵，乙二胺四乙酸，葡萄糖，D-果糖，α-乳糖作为钒电池负极电解液的添加剂，考察了其对V(Ⅲ)硫酸溶液的热稳定性，通过循环伏安(CV)，交流阻抗(EIS)，电导率和充放电测试研究了添加剂对电解液的电化学性能的影响。结果表明:上述添加剂均能提高V(Ⅲ)硫酸溶液的热稳定性，但CV和EIS表明草酸，草酸铵，乙二胺四乙酸等含羧基的有机添加剂比葡萄糖，D-果糖，α-乳糖等含羟基的有机添加剂更好的改善V(Ⅲ)硫酸溶液的电化学活性和可逆性。这是因为-COOH比-C-OH更容易离去H，更有利于V(Ⅱ)/V(Ⅲ)电极反应的进行。
作为正极活性物质的五价钒离子在高温或浓度太高时会析出红色沉淀。本论文选取了一系列无机物，有机物和表面活性剂来考察了其对V(Ⅴ)热稳定性的影响，并对其机理做了初步分析。结果表明:加入1％的硫酸钠，甜菜碱，葡萄糖，甘油等均对V(Ⅴ)溶液有很好的稳定作用，在50℃下稳定可以达到30天以上。通过CV和EIS表明硫酸钠可以提高V(Ⅳ)/V(Ⅴ)电极反应的可逆性，葡萄糖可以提高电池的容量。
电池储能;全钒液流电池;高浓度电解液;电化学性能
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
吕亚非
2012
中文
TM911.3;O646.1
63
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）