论文部分内容阅读
本文围绕全钒液流电池正极电解液的热稳定性和电化学性能展开研究，比较了不同羧基数目、不同羧基位置的吡啶羧酸类有机化合物对正极电解液热稳定性和电化学性能的影响，探讨了吡啶羧酸类添加剂对V(Ⅴ)电解液热稳定性的影响机制。主要研究内容如下: (1)以2-吡啶羧酸和2，6-吡啶二羧酸为正极电解液的添加剂，比较含不同羧基数目的添加剂对电解液性能的影响。结果表明，2，6-吡啶二甲酸对V(Ⅴ)电解液热稳定性改善更为明显，且不会引起V(Ⅴ)电解液电荷状态的改变。在40℃下，加入3mol％2，6-吡啶二甲酸V(Ⅴ)电解液的沉淀时间延长了60％。Zeta电位测试表明添加剂对V(Ⅴ)电解液热稳定性的改善归因于其在V(Ⅴ)离子表面的吸附，增加了V(Ⅴ)离子之间的静电阻力。拉曼光谱测试进一步表明加入2，6-吡啶二甲酸能与V(Ⅴ)离子发生相互作用，削弱了V(Ⅴ)和SO42-或HSO4-之间的相互作用力，同时提高了溶液中V(Ⅴ)离子的分散性。CV和充放电测试表明2，6-吡啶二甲酸的加入对电解液的电化学活性没有负面的影响。 (2)改变吡啶二甲酸羧基的位置，比较了2，3-吡啶二甲酸和2，6-吡啶二甲酸对正极电解液热稳定性和电化学活性的影响。结果表明2，3-吡啶二甲酸和2，6-吡啶二甲酸都能显著的提高V(Ⅴ)电解液的热稳定性。CV和LSV测试结果表明2，3-吡啶二甲酸对电解液的电化学活性和可逆性具有更加明显的提高。加入1mol％2，3-吡啶二甲酸后，V(Ⅳ)离子的扩散系数由0.36～0.56×10-6 cm2s-1提高到0.57～0.89×10-6 cm2s-1，VO2+/VO2+电极反应速率常数提高了19.86％。与空白电解液相比，40次充放电循环后含2，3-吡啶二甲酸的电解液的能量效率提高了1.02％。XPS测试表明加入2，3-吡啶二甲酸可以在电极表面发生吸附，为电极反应提供活性位点，改善电解液的电化学性能。