釩電池之釩的性質及用途簡介

釩電池之釩的性質及用途簡介

釩是一種神奇的金屬，化合價有2+、3+和5+，金屬單質釩很少，其主要形態有：VO（氧化

釩），V2O3（三氧化二釩），V2O5（五氧化二釩），FeV（釩鐵）及偏釩酸銨等，工業上使用最多的是

V2O5和FeV，主要用于冶金的添加劑，增強鋼鐵的強度和韌性。

一、性質

1、釩的性質

釩（Vanadium），化學符號V，元素周期表中序數為23，原子量為50.94。釩是銀白色略帶藍色的金屬，具有延展性；含有氧、氮、氫時則變脆、硬。釩在較高的溫度下與原子量較小的非金屬形成穩定的化合物；在低溫下有良好的耐腐蝕性。釩進入合金后可增強合金的強度，降低熱膨脹系數。

釩在地殼中的豐度約為0.02%，比銅、鋅、鎳、鉻都高。按地殼中元素豐度排列第13位?？梢哉f，在地殼中含有非常豐富的釩金屬。但釩金屬有一個特點，很難形成獨立的礦床，伴生性非常明顯，因此在自然界非常分散，通常和其他金屬伴生，如：釩鈦磁鐵礦。因此，不太容易單獨對釩金屬進行開采和提煉，釩產品多作為冶金業的副產品生產。

2、五氧化二釩的性質

五氧化二釩（V2O5）為褐色固體，有兩種形態：粉狀和片狀，因在富氧和缺氧的加熱條件下而得到不同的形態。

五氧化二釩有毒性。在國際化學劇毒品名錄中排名第43位。其毒性主要是對呼吸道有刺激，引起鼻粘膜充血。如果過多的吸入了粉狀的五氧化二釩，有頭昏、惡心等感覺，擤鼻涕時可能會帶有血絲。如果五氧化二釩中毒，離開了現場癥狀自然緩解，休息一兩天一般自然恢復，不需治療。在國內沒有對五氧化二釩毒性檢測的規程，但中華人民共和國國標中也明確列示其為劇毒物質，生產過程需要在省級安監部門辦理安全生產許可證。

3、偏釩酸銨

偏釩酸銨（NH4VO3）為白色結晶體，既是一種獨立的產品，也是制造五氧化二釩的上一道工序的中間產品，其性質與五氧化二釩相似，其生產也需要辦理安全生產許可證。

4、釩鐵的性質

工業上使用的釩，主要是元素釩。五氧化二釩（V2O5）中，釩的原子量僅占56%，其余為氧原子量。所以冶金上的添加劑不是直接采用V2O5，而是使用釩鐵（FeV）。V2O5經過加工，脫去V2O5中的氧原子，就可以生產釩鐵。在FeV中，釩的原子量可以到達65%—85%。

5、三氧化二釩的性質

三氧化二釩的性質與五氧化二釩的性質相似，主要是為了增加釩原子在分子中的比例而研制的一種高科技生產技術，目前主要是攀鋼鋼釩等少數企業所掌握。

二、釩的用途

世界上金屬釩的生產成本高，產量很少，除了少數特殊用途外，工業上釩的使用形態主要為五氧化二釩（V2O5）和釩鐵FeV。

1、在鋼鐵中的應用

在我國90%左右的釩用于鋼鐵工業,釩在鋼中應用主要是通過添加釩來提高強度和韌性。在結構鋼中加入0·1%的釩,可提高強度10%~20%,減輕結構重量15%~25%,降低成本8%~10%。高強度的含釩鋼可減輕金屬結構重量的40%－50％，成本則比普通結構鋼低15％－30％。以鋼筋為例，我國目前還在大量使用Ⅱ級鋼筋，Ⅲ級高強度鋼筋所占的比例僅為10％.左右。而國際通用的鋼筋是460Mpa的Ⅲ級鋼筋，歐洲已經在使用500Mpa的鋼筋。

由于釩鋼具有強度大,韌性、耐磨性及耐蝕性好的特點而廣泛應用于輸油(氣)管道、建筑、橋梁、鋼軌和壓力容器等工程建設中。下圖是釩在各領域的應用比例：

2、在合金中的應用

釩和鈦組成重要的金屬合金TI-6A1-4V、用于飛機發動機、宇航船艙骨架、特種、軍艦的水翼和引進器、蒸汽渦輪機葉片、火箭發動機殼等。此外，釩合金還應用于磁性材料、硬質合金、超導材料(如V3Ga)及核反應堆材料等領域。

3、釩電池

釩在電池中是以釩的氧化物形式作正極，如把V2O5和V6O13用作鋰電池的正極。釩電池的優點是可在常溫下安全使用，電解液和電池使用壽命均長，制造成本低。日本電池用V2O5的消費量約為5000t/a，約占世界V2O5總消費量的10%。

此外，在美國、澳大利亞和我國的攀鋼、承鋼也在研究釩在蓄電池中的應用，如果未來釩電池能夠推廣，將是釩金屬的另一個需求增長極。

4、釩在化學工業的應用

在化學工業中應用的釩制品主要有深加工產品V2O5(98％－99.99％)，NH4VO3(偏釩酸銨)、NaVO3及KVO3等它們分別應用丁催化劑、陶瓷著色劑、顯影劑、干燥劑及生產高純氧化釩或釩鐵的原料。美國開發出一種新型釩催化劑，用于制硫酸、提煉石油和化工生產中。

5、釩在其他領域中的應用

除了以上的應用領域外，釩還在玻璃、陶瓷、醫學等方面有比較廣泛的用途。