中国粉体网讯 五氧化二钒（V2O5）是一种具有优良理化性能的重要化工原料。V2O5纯度大于99.5%为高纯，是制备高纯金属钒及高纯钒化合物的基础原料。近些年来，随着科技的不断进步，光伏、风电等新能源及微电网领域大规模储能用全钒液流电池、钒酸锂系高性能锂离子电池及先进钒系合金等战略性新兴产业对钒产品纯度要求越来越高，由此对高纯五氧化二钒的需求日益强劲。
滁州学院的陈亚西博士等详细论述了高纯五氧化二钒的应用，小编特整理如下。
五氧化二钒（图源：钒钛股份）
1、储能材料
（1）钒液流电池
钒液流电池利用不同价态钒离子的氧化还原反应实现化学能和电能相互转化。钒电解液是硫酸氧钒（VOSO4）的水溶液，是电能载体，VOSO4的纯度需在99.9%以上（避免杂质离子对电池的影响），VOSO4由高纯V2O5采用化学还原法制备。
与镍氢电池、铅酸蓄电池相比，钒液流电池具有大功率、可频繁大电流充放电、寿命5～10年、绿色无污染等技术优势，用于可再生能源发电如太阳能、风能等，解决其发电不稳定、不连续的问题，在电网系统中起到调节用户端负载平衡的作用，用于电动汽车充电站，可避免电动车大电流充电对电网的冲击等。
自2010年以来，随着储能需求爆发式增长，全钒液流电池商业化进程不断加速，一大批公司及科研院所积极参与开发全钒液流储能电池，并推动多个商业化示范项目，其中推进较快的主要集中在日本住友电工、美国UET、德国德马吉公司和中国大连融科储能技术发展有限公司等。中国的全钒液流电池储能系统已达世界级水平。
（图源：融科储能）
（2）钒基储氢材料
钒（Ｖ）基固溶体贮氢合金具有体心立方（BBC）结构，理论吸氢量达3.8%，远大于AB5型（1.4%）和AB型（1.86%），在常温下即可实现快速可逆吸放氢，主要有V-Ti-Fe，V-Ti-Mn和V-Ti-Cr三种体系，其中V43.5Ti49Fe7.5的吸氢量最大，达到3.9%。
2、锂电池
（1）钒酸锂
钒酸锂（LiV3O8）作为锂离子储能电池的正极材料，具有比容量大、成本低、可快速充放电等优点。1 mol钒酸锂可嵌入3 mol以上的锂离子，比容量高于285 mAh/g（传统的LiCoO2和LiMnO2的理论比容量分别为274mA h/g和148 mA h/g）。由高纯V2O5、石墨和碳酸锂制成的锂钒小电池用作炮弹引信电源，可反复充电，寿命长。
（2）磷酸钒锂
磷酸钒锂[Li3V2（PO4）3]掺杂碳化后能量密度可达2330 MW·h/cm3，具有更高的Li+扩散系数与放电电压（4.1 V）。磷酸钒锂可实现超低温（-40℃）启动，且低温大电流放电性能优异，可快速充电，自放电率较低，容量密度较高，使用寿命可达5年以上，结构稳定及不爆炸不起火的特性凸显出其优势，被看成是电动车最有潜力的锂离子电池正极材料。
（3）钒酸银
植入式心脏复律除颤器是一种用电击抢救和治疗心律失常的医疗电子设备，对预防心脏猝死很有效。用于植入式心脏复律除颤器中的钒酸银以银盐、高纯V2O5和锂盐为原料，采用固相法、水热法、溶胶胶凝法等制备，其中Ag2V4O11已大规模商业化，1 mol Ag2V4O11可嵌入7 mol锂离子，理论比容量为315 mA h/g，能量密度高，放电量小，使用寿命长，安全性能好。
3、合金材料制备
钒铝合金抗蚀性能好，综合机械力学性能优异及比强度高等特点，是航空、航天、火箭、导弹、原子能、航海及冶金工业中不可缺少的宝贵材料。高纯V2O5是制备钒铝合金的主要原料。Ti-6Al-6V-2Sn是一种深度淬火钢，有较好焊接性和热加工性，抗海水腐蚀，已用于海洋钻井采油管、船舶和水上滑翔机等。我国大连融德特种材料有限公司2010年通过了EN9100：2003国际航空工业质量管理体系认证，打破了国外对航空航天级钒钛中间合金战略材料的垄断。
4、催化剂
钒催化剂广泛用于硫酸生产、石油工业的有机化工原料合成和烟气脱硫脱氮处理，工业上常用的钒系催化剂的活性组分有钒氧化物、氯化物和配合物等多种形式，以高纯V2O5为主要成分的催化剂几乎对所有氧化反应都有效。
催化剂通常含5%～10%V2O5，同时还含K2O或Na2O以增加钒触媒的活性，用硅藻土作为载体以增加触媒活性组分与气体接触的表面积。有些钒催化剂还含有氧化锑、氧化锡、氧化铝和氧化铁等。目前我国有20多个钒催化剂生产厂家，生产能力超过20 kt/a。
5、光纤通讯
钒酸钇（YVO4）晶体光学性能良好，透过率高，易于生长，是一种优秀的双折射晶体。钒酸钇晶体加工及镀膜工艺成熟，易于大批量进行光学生产，广泛应用于光纤通讯领域。钒酸钇晶体是光通信器件（例如隔离器、准直器、环形器等）中的关键材料，市场应用广泛。近年来钒酸钇晶体在激光领域特别是光纤激光器中的应用越来越广泛。
钒酸钇由高纯V2O5（或NH4VO3）与Y2O3或Y（NO3）3合成，经水洗、醇洗、高温煅烧、引上法提拉获得晶体，再经退火等工艺获得，其价格堪比黄金。我国钒酸钇晶体光纤生产技术处于世界领先水平，福建福晶科技股份有限公司为全球钒酸钇晶体的主要输出地，每年出口几十万片。
钒酸钇晶体（图源：福晶科技）
6、光敏材料
VO2可作为光电开关、热敏电阻，还可用于防止激光致盲及望远镜等仪器镜片或防护层。VO2可在870～970 K真空环境中用高纯V2O3和V2O5粉体球磨混合物反应制备。美国研制氧化钒防激光膜，防止卫星红外探测系统免于高功率激光武器破坏，其有效性可保持25年之久。
7、颜料
钒氧化物有各种颜色，V2O5为红色，四价钒盐为浅蓝色，其碱性衍生物一般为棕色或者黑色，三价钒盐为绿色，二价钒盐为紫色。色彩缤纷的钒化合物可作为各种颜料，钒酸钴为绿至蓝色颜料，钒酸锰为黄绿色颜料，钒酸镍为黄绿至深紫色颜料。
同时，钒酸盐不仅有色彩与装饰作用，还可提高涂料的强度、防腐、耐光、耐候等特殊性能。钒酸铋（BiVO4）是一款鲜艳度较高的绿光黄颜料，可代替含Pb、Cd、Cr等有毒元素颜料。
在陶瓷器釉料中，钒是一种重要着色剂，可得红、绿、蓝、黄、琥珀等各种丰富的色彩，同时参与固相反应，并形成富钒玻璃相，对金光釉和凹釉形成起关键作用。
8、医药
在过去的30多年中，随着计算化学、细胞生物学、分子生物学、有机化学、药理学等学科融合交叉，钒化合物抗糖尿病得到了广泛证实。长春医药集团利用高纯V2O5（或NH4VO3）研制的相关药物可用于减轻糖尿病初期症状，也能降低继发性并发症。
资料来源：
陈亚西等：高纯五氧化二钒应用及制备概况
（中国粉体网编辑整理/平安）
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