全钒液流电池储能系统产业发展与关键问题 32
0.1%~0.3%
85%-97%
1200~400 0
600~2500
15~100
Low ≈20%
70%-85% 600~1500 150~1000
75%-90%
1000~300 0
300~500
5~80 8~20
9
1.7 液流电池技术比较
标准电极电势
10
1.7 液流电池技术比较
表1 液流电池类型比较
VBr3 + HBr solution in both half-cells 支持电解液：HCl
正极：Cr3+ Cr2+ - e 负极：Fe2+ Fe3+ + e
正极：Ti4+Ti3+- e 负极：Fe2+ Fe3+ + e
正极：V3+V2+- e 负极：VO2++H2O VO2++2H++ e
5
1.3 储能技术市场应用
抽水蓄能仍占绝对主导地位（91%），热储能占6%，电化学储能占约3%。 抽水蓄能装机份额从2011年98%降至2016年91%储能 3%
热储能 6%
机械储能 0%
抽水储能 热储能 电化学储能 机械储能
图2 全球储能装机容量（2016年，美国DOE数据库）
正极：V3+V2+- e 负极：3Br-Br-3+2e
Na2Sx- 负极：Na2Sx溶液 Br2 正极：NaBr溶液
正极：(x+1)Sx2- xSx+12--2e 负极：3Br-Br-3+2e
V-Ce Fe-V
负极：Ce3+溶液 正极：V3+溶液 支持电解液：H2SO4
负极：Fe2+ + V3+ solution in both half-cells 支持电解液：HCl
12
2.1 全钒液流电池储能系统原理
全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。
正极反应： VO2 H2OchargeVO2 2H edischarg e
负极反应：
V
3
e
ch arge
V
2
disch arg e
图4 全钒液流电池原理图
n 容量衰减机理研究 Ø 容量衰减模型 Ø 寿命预测技术 Ø 在线监测技术
n 运行优化策略 Ø 流速优化 Ø 充放电优化 Ø 电堆结构优化
n 储能系统优化配置 Ø 储能容量配置 Ø 调峰分析 Ø 调频分析 Ø 调压分析
1
1 储能技术与现状 2 全钒液流电池储能系统 3 产业发展与关键问题
2
01
储能技术与现状
15% 30%
42%
45%
50.00%
14%
893.5
24%
596.9 687.2
0.00%
0
-50.00%
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
7
装机规模（MW）
1.50
(2) O2可能引起副反应
(3)活性材料存在污染
1.02
单电池的电势偏低
11
全钒液流电池储能系统
02
2.1 全钒液流电池储能系统原理 2.2 全钒液流电池电堆结构 2.3 全钒液流电池储能系统结构图 2.4 全钒液流电池特点 2.5 全钒液流电池储能系统发展历程 2.6 全钒液流电池电堆规模发展
电对
电解液组成
电极反应
Fe-Cr
Fe-Ti
All vanadiu
m
V-Br2
负极：CrCl3溶液 正极：FeCl2溶液 支持电解液：HCl 负极：TiCl3溶液 正极：FeCl3溶液 支持电解液：HCl
Vanadium sulfate solution in both half-cells 支持电解液：H2SO4
6
1.4 电化学储能技术市场应用现状
全球已投运电化学储能项目的累计装机规模（2000-2018）
4000
230%
250.00%
3623.7
3500
3000
178%
2926.6
200.00%
2500
155%
150.00%
2000
2012.5
100.00%
1500 1000
500
30%
1272.3
58%
年增长率
1.5 电化学储能技术发展路线图
图3 中国储能技术发展路线图（电化学储能部分）
8
1.6 电化学储能技术参数比较
铅碳电池
液流电池
钠硫电池
锂离子电池
能量密度
循环次数
功率
商业化…
建设成本
安全性
充放电…
类型
能量密度(Wh/kg) 功率密度(W/kg)
放电时间
铅碳电池 锂离子电池 液流电池 钠硫电池
(1) 负极电极的溶解度低;
1.25
(2) VO2+存在沉淀;
(3) 反应时的温度范围较小
(1) 活性材料存在污染;
1.40
(2) Br2存在毒性
(1) Sx2-/Sx+12-可逆性低;
1.54
(2) 硫元素存在沉淀; (3) Br2存在毒性;
(4) 活性材料存在污染
(1) Ce3+ /Ce4+可逆性低
正极：V3+V2+- e 负极：Ce3+ Ce4+ +e
正极：V3+V2+- e 负极：Fe2+ Fe3+ + e
满充时开 路电压/V
1.18
技术特征
(1) Cr2+ Cr3+ 逆反应活性低 ; (2) Cr2+ / Cr3+可逆性低
(1) Ti3+存在沉淀
1.19
(2) Ti3+/Ti4+可逆性低
全钒液流电池储能系统 产业发展与关键问题
Development of Vanadium Flow Battery Energy Storage System and its Key Problems
n 多物理场模型 Ø 电化学模型 Ø 热模型 Ø 电热耦合模型
n 液流电池状态估计
Ø SOC Ø SOP Ø SOH
1.1 背景 - 储能意义 1.2 储能技术路线与应用场景 1.3 储能技术市场应用 1.4 电化学储能技术市场应用现状 1.5 电化学储能技术发展路线图 1.6 电化学储能技术发展路线图 1.7 液流电池技术比较
3
1.1 背景 - 储能意义
4
1.2 储能技术路线与应用场景
图1 储能技术应用场景比较
25~50; 75~300
75~200; 500~2000
10~30; 80~150
150~240; 150~230
s~h min~h min~h
s~h
自放电
度电成本
电池回收
循环参数
自放电效率 循环效率
per kW
单价($)
per kWh
per kWh·sin gletrip
0.1%~0.3% 75%-85% 300~600 200~400 20~100
储能行业中的关键技术与关键问题探究
储能行业中的关键技术与关键问题探究储能技术作为能源领域的重要组成部分，正日益成为调节能源供需平衡、提高能源利用效率的关键技术。
在不断发展的储能行业中，存在着一些关键技术与问题，本文将围绕这些热点进行探究，并对其进行详细分析。
一、储能行业的关键技术1. 锂离子电池技术锂离子电池作为当前最主流的电池技术，具有高能量密度、长寿命、无记忆效应等优势。
在储能领域中，锂离子电池被广泛应用于电动汽车、光伏储能等方面。
当前，锂离子电池的关键技术主要包括电极材料、电解质、隔膜等方面的研究与开发，以提高电池的循环寿命、能量密度和安全性能。
2. 超级电容技术超级电容器以其高功率密度、快速充放电特性而备受关注。
在储能领域中，超级电容器常用于短时高功率应用和储能系统的电压平衡。
然而，超级电容器的能量密度相对较低，其关键技术主要集中在提高电容器的能量密度和适应复杂工况等方面，以满足储能应用中的长期能量储存需求。
3. 液流电池技术液流电池技术以其高循环寿命、高能量容量等特点而备受瞩目。
储能领域中的液流电池通过将电解质容器与电极容器分离，可实现模块化、可扩展的储能系统。
然而，液流电池的成本较高，其关键技术主要包括电解质稳定性、电解质流动性以及电极材料的选择等方面的研究与优化。
二、储能行业的关键问题1. 安全性问题储能技术的安全性一直是发展过程中的关键问题之一。
例如，锂离子电池的过充、过放、高温等情况可能导致电池的热失控、漏液、爆炸等安全问题。
因此，研究储能系统的安全性和制定相应的安全措施至关重要。
2. 循环寿命问题储能技术的循环寿命直接影响着其经济性和可持续性。
目前，锂离子电池的循环寿命相对较短，超级电容器和液流电池的循环寿命相对较长，但仍然需要进一步提高。
因此，提高储能技术的循环寿命是一个重要的研究方向。
3. 成本问题储能技术的成本一直是限制其大规模应用的主要因素之一。
例如，锂离子电池的材料成本、制造成本和回收成本相对较高，超级电容器的制造成本也较高。
全钒液流电池储能常识考试题库
全钒液流电池储能常识考试题库1. 什么是全钒液流电池储能系统？全钒液流电池储能系统是一种利用全钒电解液进行能量储存和释放的技术。
该系统由电解槽、电池组、电池控制器和储能系统组成。
电解槽中的正负极材料都是钒酸盐，通过电化学反应将电能转化为化学能，然后在需要时将化学能转化为电能释放出来。
2. 全钒液流电池储能系统的优势是什么？全钒液流电池储能系统具有以下优势：- 高效能储能：全钒液流电池具有高能量密度和高功率密度，能够快速储存和释放能量，满足电网调峰、削峰填谷的需求。
- 长寿命：全钒液流电池储能系统具有较长的循环寿命，可以进行数千次的充放电循环，有效降低能源储存成本。
- 安全可靠：全钒液流电池储能系统采用无机电解液，具有较好的热稳定性和耐腐蚀性，能够在高温环境下工作，并且不会因为过充或过放而导致电池失效。
- 环保可持续：全钒液流电池储能系统不含稀有金属，材料可回收利用，对环境影响较小。
3. 全钒液流电池储能系统的应用领域有哪些？全钒液流电池储能系统在以下领域有广泛的应用：- 电网调峰：通过将电能储存到电池系统中，在电网峰值需求时释放电能，平衡电网供需关系，提高电网的稳定性。
- 新能源储能：全钒液流电池储能系统可以储存来自太阳能、风能等可再生能源的电能，解决可再生能源的波动性问题，实现能源的平稳输出。
- 工业储能：全钒液流电池储能系统可以应用于工业领域的储能需求，例如电动车充电站、工业生产线峰谷电平衡等。
- 基站储能：全钒液流电池储能系统可以应用于电信基站的储能需求，提供可靠的备用电源，降低能源消耗。
4. 全钒液流电池储能系统的挑战和发展方向是什么？全钒液流电池储能系统仍面临一些挑战和发展方向：- 成本：全钒液流电池储能系统的成本较高，主要来自于电解槽和钒电解液的制备。
未来需要进一步降低制造成本，提高经济性。
- 性能优化：全钒液流电池储能系统的能量密度和功率密度相对较低，需要进一步提高储能效率和快速响应能力。
全钒液流储能技术
全钒液流储能技术
全钒液流储能技术是采用水或空气中钒元素作为储能介质进行储能的一项技术。
它可将电能转化为能量，存储在钒元素溶液中，再将存储的能量释放出来，通过溶液的热力学特征，将电能转换成热能并利用于膨胀与收缩反应中，即由熱膨胀-冷收缩循环而构成的熱泵。
全钒液流储能技术实际上是指将“热”转化成“电”及“动”的技术。
电能转化为热能，热能又存入水中的钒溶液体中，当储能器内部温度高于外部时，钒溶液体内的钒元素结构会发生改变，从而将热能转换成动能，最终转换为电能，完成整个储能循环。
因此，全钒液流储能技术的核心是将热能转换成动能的能力。
它采用的是钒溶液体的温度梯度，在钒溶液改变温度时，会产生热量，钒元素在其内部会发生结构变化，然后将热量转换成动能，并将动能转换为电能，从而实现热能转换成电能的过程。
此外，全钒液流储能技术还具有循环能力强、维护便捷、成本低廉、寿命长等优点，更能够带来安全可靠、环境友好、体积小、体系稳定性强等优点，它们都是全钒液流储能技术的最大卖点。
总的来说，全钒液流储能技术具有可靠性高、安全性强、成本低廉、维护便捷等优点，具备了一定的潜力，可望在未来的全球能源发展中发挥重要作用。
全钒液流电池工作原理及用途_概述及解释说明
全钒液流电池工作原理及用途概述及解释说明1. 引言1.1 概述全钒液流电池是一种新型的可再生能源储存技术，具有高能量密度、长周期寿命、良好的逆变向功能以及高效率的特点。
它采用钒离子在正负极之间的氧化还原反应来实现电能的转化和储存，可以灵活应用于多个领域，包括储能系统、可再生能源储存以及工业和交通领域等。
1.2 文章结构本文将全面介绍全钒液流电池的工作原理和用途，并通过实例分析和案例研究进一步说明其应用价值。
具体而言，本文将首先阐述全钒液流电池的基本原理和组成，然后详细描述正极与负极反应过程以及电解质和中间产物对电池性能的影响。
接着，将探讨全钒液流电池在储能系统、可再生能源储存以及工业和交通领域等方面的具体应用场景。
最后，本文将总结全文内容，并对全钒液流电池未来发展进行展望。
1.3 目的本文旨在详细介绍全钒液流电池的工作原理和用途，帮助读者了解这一新型储能技术的特点和优势，并展示它在各个领域应用中的潜力。
通过实例分析和案例研究，本文将为读者提供更深入的理解与参考，以促进该技术在实际应用中的推广和发展。
2. 全钒液流电池工作原理2.1 电池组成及基本原理全钒液流电池由正负极、电解质和分隔膜组成。
正负极分别由钒氧化物和氧化物钒组成。
在充电时，正极的钒氧化物被还原为钒离子(VO^2+ →V^3+)，而负极则将氧化物钒转化为过氧化物离子。
反之，在放电时，正负极发生反应并释放出储存的能量。
2.2 正极与负极反应过程在正极，VO^2+被还原为V^3+：VO^2+ + H^+ + e^- →V^3+ + H_2O存储在单元周围中间容器中的V^3+会通过外部均相或非均相反应回到负极进行再生。
在负极，V_5^4+被转化为V_4^3+：V_5^4+(溶于HCl) + V_2O_5 →5V_4^3+(溶于HCl)这些反应是可逆的，并且充放电过程可以重复多次。
2.3 电解质和中间产物全钒液流电池使用硫酸溶液作为电解质。
该溶液能够稳定钒离子的浓度，并提供所需的中和离子，以保持全钒液流电池的正常运行。
2024年全钒液流电池储能市场需求分析
全钒液流电池储能市场需求分析引言随着可再生能源的快速发展和电力系统的转型升级，电池储能技术作为实现能源转换和管理的重要手段受到越来越多的关注。
全钒液流电池储能技术因其优异的性能和较长的寿命，在市场上备受青睐。
本文将对全钒液流电池储能市场需求进行分析。
1. 全钒液流电池储能技术概述全钒液流电池是一种以钒为电极材料的液流电池技术，其具有以下特点： - 高能量密度和高功率密度，能够满足大容量储能需求； - 可以进行大规模的储能，适用于电网储能和配电网储能等多种场景； - 具备较长的循环寿命和高效率，不易受到容量衰减的影响； - 具备高温和低温适应性，适用于各种环境条件下的储能应用。
2. 全钒液流电池储能市场需求分析2.1 政策引导促进市场需求增长政府在可再生能源和能源转型领域出台了一系列支持政策，如国家发改委发布的《储能技术与产业发展行动计划》等文件，这些政策的出台将进一步推动全钒液流电池储能市场的需求增长。
2.2 电力系统改革促进需求增加电力系统改革的推进将提高电网安全性和可靠性的要求，增加对储能技术的需求。
全钒液流电池储能技术因其高效率和长寿命的特点，能够满足电力系统对储能能力和循环寿命的要求，因此在电力系统改革中市场需求增加。
2.3 多元化的储能应用场景全钒液流电池储能技术适用于多种储能应用场景，包括但不限于： - 风电和光伏发电的储能系统，解决可再生能源输出波动性问题； - 基于电动汽车的储能系统，实现车联网和智能充电等功能； - 电网调峰和削峰填谷储能系统，提高电网运行的灵活性和稳定性。
3. 全钒液流电池储能市场前景展望根据以上市场需求的分析，全钒液流电池储能技术具备广阔的市场前景。
随着可再生能源规模的扩大和电网改革的深入推进，全钒液流电池储能技术将在电力系统转型中发挥重要作用，成为推动能源转型和可持续发展的关键技术之一。
结论全钒液流电池储能市场的需求将得到持续增长，政策引导、电力系统改革和多元化的储能应用场景是市场需求增长的重要驱动因素。
全钒液流电池关键技术进展与发展趋势
全钒液流电池关键技术进展与发展趋势1. 引言1.1 背景全钒液流电池是一种充放电过程中利用全钒离子在阳极和阴极之间迁移的电化学装置。
由于其高能量密度、长寿命和高安全性等特点，全钒液流电池近年来备受关注，并在储能领域得到广泛应用。
1.2 目的本文旨在通过对全钒液流电池的关键技术进展与发展趋势进行探讨，全面、详细、完整地了解该技术在能源储存领域的前景。
2. 全钒液流电池的关键技术2.1 电解液的优化2.1.1 电解液组成全钒液流电池的电解液由含有钒离子的阳极和阴极溶液组成。
目前，研究人员正致力于寻找更稳定、更高效的电解液组成方案。
2.1.2 电解液浓度电解液的浓度是影响全钒液流电池性能的重要因素。
过高或过低的浓度都会导致电池的性能下降。
2.2 电极材料的改进2.2.1 阳极材料当前最常用的全钒液流电池阳极材料为碳材料，但其能量密度相对较低。
因此，研究人员正在开发新型阳极材料，以提高电池的性能。
2.2.2 阴极材料目前广泛使用的全钒液流电池阴极材料是过氧化氢，但其价格较高。
相比之下，钛酸钠是一种廉价且具有潜力的替代材料。
2.3 堆叠方式的优化2.3.1 单电池堆叠单电池堆叠是将多个全钒液流电池串联起来，以提高储能系统的电压。
2.3.2 堆叠方式选择在堆叠方式选择方面，既要考虑电压平衡，又要考虑系统的稳定性和安全性。
3. 全钒液流电池的发展趋势3.1 尺寸与成本的降低随着技术的进步，全钒液流电池的制造成本将逐渐降低，使得其在更多领域中得以应用。
同时，通过改进设计，可以实现电池尺寸的缩小，提高储能系统的灵活性。
3.2 高能量密度的实现通过电解液的优化和电极材料的改进，全钒液流电池有望实现更高的能量密度，从而进一步提高其应用价值。
3.3 循环寿命的延长全钒液流电池的循环寿命是影响其商业化应用的一个关键因素。
当前的研究主要集中在延长电池的循环寿命，以提高其可靠性和经济性。
3.4 安全性的提升全钒液流电池的安全性问题一直是研究人员关注的焦点。
全钒液流电池发展现状
·61·电 子 测 试ELECTRONIC TEST 电子科技第10期2013年5月0 引言全钒液流电池(VRB)是一种新型的高效化学储能电池。
其能量储存在电解液中，比能量高，工作寿命长。
钒电池的电解液为单一金属溶液，电解液性能稳定，电极材料不参与化学反应，避免了不同正负极材料带来的交叉污染，其能量储蓄能够持久保持。
它在电网调峰，太阳能及风能储存，电动汽车供电以及应急电源系统等方面有着广泛的用途，是目前最有可能部分取代铅酸蓄电池的环保型理想电源。
1 钒电池概况1.1 钒电池的工作原理和特点全钒液流电池利用钒有+5、+4、+3和+2等多种价态, 可形成相邻价态电对的特点,以不同价态的钒离子溶液为正、负极活性物质, 组成化学电源。
充电后, 正极物质为V5+, 负极为V2+。
放电时, V5+得电子,变为V4+ ； V2+失去电子，变为V3+。
放电完毕, 正、负极分别为V4+和V3+溶液。
电池内部通过H+导电，标准电位差约为1.25 V。
充放电时所发生的反应可表示如下：正极：V4+-eV5+ 负极：V3++eV2+钒电池有显著的优越性，钒电池的正负极活性物质相同，均为电解液中的钒离子，电极材料并不参加化学反应，因此电极物质结构形态不发生变化。
与其他化学电源相比钒电池具有功率大、容量大、效率高、寿命长、响应速度快、可瞬间充电、安全性高、运营成本低等优点。
1.2 钒电池的构成和结构全钒液流电池的关键材料有电极、电解液和离子交换膜。
钒电池的结构主要分为静止型和流动型两类。
静止型是指电池中的电解液不发生交换，没有电池外的电解液的流入，电池两侧分别通入惰性气体，通入的惰性气体一方面可以对电解液起到搅拌作用，尽量降低电池一侧电解液的浓度差，使放电效率更高；另一方面可以排除阴极半电池中的空气，避免氧气把V(Ⅱ)氧化。
静止型结构的电池电解液是静态的易产生浓度差，降低了电池的放电深度；另一方面对于静止型的电池其中的电解液容量一定，所以会使放电时间也有所限制。
全钒液流储能电池VRB
全钒液流储能电池VRB全钒液流电池（vanadium redox batty,简称VRB）是一种新型清洁能源存储装置，其研究始于20世纪80年代的澳大利亚新南威尔士大学。
在美国、日本、澳大利亚等国家有应用验证，鉴于钒电池具有功率大、寿命长、可靠性高、操作和维修费用少、支持频繁大电流充放电等明显技术优势。
被认为是太阳能、风能发电装置配套储能设备、电动汽车供电、应急电源系统、电站储能调峰、再生能源并网发电、城市电网储能、远程供电、UPS系统等领域的优先选择。
一、工作原理全钒液流电池是一种新型储能和高效转化装置，将不同价态的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质，分别储存在各自的电解液储罐中，通过外接泵把电解液泵入电池堆体内，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用离子交换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双电极板收集和传导电流，使储存在溶液中的化学能转换成电能。
这个可逆的反应过程使钒电池可顺利完成充电、放电和再充电。
钒电池的工作原理请见下图。
二、钒电池技术钒电池技术中主要包括：电堆技术、电解液技术、系统集成技术1).电堆技术(1).膜膜可以说是钒电池核心中的核心，它基本决定了钒电池的寿命、效率。
钒电池使用的膜，并不限制一定使用某种膜，关键是使用的膜一是耐腐蚀，就是寿命；二是离子交换能力要足够好，就是电池效率；三是一致性要好。
(2).电极材料目前钒电池的电极材料主要有石墨毡和碳毡两类。
石墨毡烧制温度高、石墨化程度高；碳毡烧制温度低一些、石墨化程度相对低。
两者导电性能不同，价格不同。
具体使用何种电极材料取决于钒电池电堆的设计。
好的电极材料可提高钒电池的电流密度，而且对双极板的抗腐蚀有一定的保护作用。
这里的技术含量不算高，但各家需根据自己的钒电池堆的设计寻找和测试不同厂家的产品，需要一定的时间。
(3).双极板双极板材料的要求很综合：耐腐蚀、面积、韧性、强度、导电性、价格。
新一代大规模全钒液流电池关键技术及应用
新一代大规模全钒液流电池关键技术及应用1. 引言1.1 新一代大规模全钒液流电池的重要性全钒液流电池具有高效性能和长寿命特点，能够提供持久稳定的能源输出。
其原理简单、结构清晰，可快速响应电网需求，实现能源平衡和储能管理。
全钒液流电池采用可再生的钒作为电解质，不含稀缺金属和有毒物质，具有环境友好性和可持续性。
在能源转型和可持续发展的背景下，全钒液流电池将成为未来能源领域的重要选择。
新一代大规模全钒液流电池的重要性在于其为解决能源存储难题，推动清洁能源利用和实现能源可持续发展提供了重要技术支撑。
这将为能源领域的发展带来新的机遇和挑战，助力推动能源转型和能源结构的优化升级。
1.2 全钒液流电池的发展历程随着能源存储技术的不断发展和应用需求的增加，全钒液流电池在近年来得到了更多的关注和研究。
目前全钒液流电池已经进入商业化阶段，国内外多家公司陆续推出了商业化产品，并在微电网、风电、太阳能等领域得到了广泛应用。
未来，随着全钒液流电池技术的不断创新和市场需求的增加，其在能源存储领域的地位将会进一步巩固和扩大。
2. 正文2.1 全钒液流电池的工作原理全钒液流电池的工作原理是基于液流电池技术，利用钒在不同价态之间转化来实现电荷和放电过程。
其主要原理如下：1. 阴阳极反应：在充电过程中，钒在阳极（VO2+/VO2+）和阴极（V3+/V2+）之间发生氧化还原反应。
具体过程为：阴极：V3+ + e- -> V2+阳极：VO2+ + e- -> VO2+2. 电解质传导：在电池中，采用含有硫酸钒的电解液来实现阴阳极之间的离子传导。
这种电解液具有良好的电导性和稳定性。
3. 液流循环：在电池工作过程中，通过泵将充电时生成的VO2+ 离子输送至阳极，同时从阴极将V3+ 离子输送至电解质中。
在放电过程中则相反。
4. 反应均衡：在不同电荷状态下，阴极和阳极之间的钒离子浓度会发生变化，需要通过控制液流速度和液体搅拌等手段来维持反应的均衡性。
全钒液流储能电池研究现状及展望
第 2 期 赵 平等 : 全钒液流储能电池研究现状及展望 池正 、 负极电化学反应有较高的活性 ,降低电极反 应的活化过电位 ; ② 优异的导电能力 ,减少充放电 过程中电池的欧姆极化 ; ③ 较好的三维立体结构 , 便于电解液流动 , 减少电池工作时输送电解液的 泵耗损失 ; ④ 较高的化学及电化学稳定性 ,延长电 池的使用寿命 . 到目前为止研究过的 VRB 电极材 料主要有金属类电极和复合类电极两类 . 3. 1. 1 金属类电极 [4] Skyllas2Kazacos等 早期的研究表明金 、 铅、 钛等金属不适合用作 VRB 电极材料 . 镀铂钛和氧 化铱 DSA ( D im ensionally Stable Anode ) 电 极 在
[7]
在研究并掌握了电池储能容量衰减机理的基础 上 ,通过电解液组成和电池模块内部结构设计的 [ 10 - 12 ] 优化以及关键材料的改进与创新 , 大幅度提 高了电池的能量转换效率和可靠性 . 目前化物所 研制成功的 10kW 级电池组模块的充 、 放电能量 转换效率达 81% , 在此基础上集成出的额定输出 功率为 100kW 级的电池系统的能量转换效率也 达到了 75%. 100kW 级全钒液流储能电池系统的 研制成功 ,为全钒液流储能电池系统的规模放大 、 示范应用及产业化奠定了坚实的技术基础 .
VRB 电解液中具有极好的稳定性和较好的电化学
・3・
墨毡组成复合电极作为 VRB 的正负极 , 考察了经 过反复充放电后导电塑料集流板导电性与表面形 貌的变化 ,结果认为导电塑料板可以代替石墨板 用作 VRB 的集流板 . 通过扫描电镜和红外光谱等 手段对失效钒电池的复合电极进行分析 , 发现正 极一侧导电塑料集流板存在氧腐蚀 , 造成其中的 碳流失 ,使电极电阻增大 ; 正极侧的石墨毡也存在 氧化侵蚀 ,石墨毡中的碳纤维坑蚀现象明显 , 说明 电极的稳定性还需进一步改进 . 为提高石墨毡的电化学反应活性 , Skyllas2Ka2 用金属离子对电极进行修饰 , 发现以 3+ M n , Te 和 In 修饰的石墨毡 ,其电化学性能和 3+ 未处理的电极相比有较大的提高 ; 用 Ir 修饰的 电极 ,则表现出最好的电化学活性 . 另外 , 他们还 通过对石墨毡进行热处理或酸处理 , 以此来增加