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量能

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什么是釩電池,釩電池的優(yōu)缺點(diǎn)

2022-08-03 11:52:44 

釩電池市場(chǎng)前景怎么樣?這是很多人都很關(guān)心的問(wèn)題。釩電池全稱為全釩氧化還原液流電池,是一種活性成分呈循環(huán)流動(dòng)液態(tài)的氧化還原電池。與別的新能源技術(shù)相比較,全釩液流電池新能源技術(shù)因其堅(jiān)固耐用、規(guī)模較大、安全靠譜等突出的優(yōu)勢(shì),成為規(guī)模儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一。下面量能鋰電池小編就對(duì)釩電池工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)做一下介紹,一起來(lái)看看吧!

太陽(yáng)能儲(chǔ)能鋰電池


什么是釩電池


什么是釩電池,釩電池又可以稱之為全釩氧化還原液流電池,簡(jiǎn)稱為釩電池(Vanadium Redox Battery,縮寫(xiě)為VRB),是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動(dòng)液態(tài)的氧化還原電池。研究的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料采用的導(dǎo)電介質(zhì)分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類。在電場(chǎng)的作用下,摻雜金屬粒子有可能遷移至復(fù)合材料表面,進(jìn)入電解液。全釩氧化還原液流電池的電解液,在充放電過(guò)程中伴隨強(qiáng)烈的氧化還原反應(yīng),金屬粒子會(huì)與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng),因此具有化學(xué)惰性的碳素材料適合作為釩電池集流體的摻雜介質(zhì)。


全釩氧化還原液流(VRB)電池是一種環(huán)保及大容量可深度充放電的儲(chǔ)能電池。VRB不僅可以作為太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的發(fā)電系統(tǒng)配套儲(chǔ)能設(shè)備,而且還可以作為電網(wǎng)的調(diào)峰裝置,提高輸電質(zhì)量,保障電網(wǎng)安全,已在日本、美國(guó)、加拿大和澳大利亞等國(guó)得到示范運(yùn)行。


雙極板作為VRB的主要部件之一,具有收集電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的電流以及分隔正負(fù)極電解液的作用。VRB中,電解液為釩離子的硫酸溶液,具有很強(qiáng)的腐蝕性;同時(shí),V5+具有較強(qiáng)的氧化性,因此雙極板除具有良好的導(dǎo)電性之外,還必須具有很強(qiáng)的耐化學(xué)和電化學(xué)腐蝕性。常用的雙極板是碳素復(fù)合材料,它是碳材料和高分子的混合物。常用的高分子有聚乙烯、尼龍、聚丙烯(PP)、橡膠修飾的聚丙烯、聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯等,高分子的加入可以幫助導(dǎo)電填料形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)骨架,并提高雙極板的耐腐蝕性能。最近的報(bào)道中氟橡膠材料較為常見(jiàn),但是用氟橡膠作為基體材料加工成型難度較高且制得的雙極板的導(dǎo)電性能并不高,這將直接影響VRB的能量效率。


為保證導(dǎo)電填料在雙極板內(nèi)有很好的分散性,這就要求在選擇高分子時(shí)除了考慮高分子本身具有良好的耐化學(xué)腐蝕性和電化學(xué)腐蝕性外,還必須考慮高分子與導(dǎo)電填料之間的相容性。在VRB中雙極板的腐蝕主要是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的活性氧原子對(duì)碳的侵蝕,如果石墨與高分子之間結(jié)合緊密,則碳的流失將在一定程度上得到降低。


馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯(g-PP)是在非極性的分子主鏈上引入了強(qiáng)極性的側(cè)基馬來(lái)酸酐,能夠增進(jìn)極性材料與非極性材料粘接性和相容性,從而增強(qiáng)導(dǎo)電填料在高分子基體中的分散,提高導(dǎo)電塑料的導(dǎo)電性能和耐腐蝕性能。


釩電池的優(yōu)點(diǎn)


1.釩電池可充放電頻次巨大,釩電池的能量密度也大


可充放電頻次巨大,本質(zhì)上壽命是無(wú)數(shù)次。充放電時(shí)間比為1:1,而鉛酸電池是4:1。并且釩電池充、放切換響應(yīng)速度快,小于20毫秒,十分有益于均衡供電。能量效率高,直流對(duì)直流能量效率可以達(dá)到80%以上,而鉛酸電池只有60%左右。釩電池組中的各個(gè)單位電池狀態(tài)基本一致,維護(hù)簡(jiǎn)單方便。


2.釩電池的充放電性能強(qiáng)、好


充、放電性能好,也可以進(jìn)行大功率的充電和放電,也可以允許浮充和深度放電。對(duì)鉛酸蓄電池來(lái)說(shuō),放電電流越大,電池的壽命越短;放電深度越深,電池的壽命也越短。而釩電池放電深度即使達(dá)到100%,不會(huì)對(duì)電池產(chǎn)生影響。并且釩電池不易發(fā)生短路。這就避免了因短路而引起的爆炸等安全問(wèn)題。


3.釩電池壽命長(zhǎng)


壽命長(zhǎng):由于釩電池的正、負(fù)極活性物質(zhì)只分別存在正、負(fù)極電解液中,充放電時(shí)無(wú)其它電池常有的物相變化,可深度放電而不損傷電池,電池使用壽命長(zhǎng)。加拿大VRBPowerSystems商業(yè)化示范運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的釩電池模塊已正常運(yùn)轉(zhuǎn)超過(guò)9年,充放循環(huán)壽命超過(guò)18000次,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于固定型鉛酸電池的1000次


釩電池的缺點(diǎn)


1.釩電池成本相對(duì)高


釩電池成本過(guò)高。以一個(gè)五千瓦電池為例,電解液(一立方,1.8mol/L)17萬(wàn)、控制系統(tǒng)10萬(wàn)、隔膜7萬(wàn)、板框4萬(wàn)、石墨板1.5萬(wàn)、泵0.7萬(wàn)、碳?xì)?.4萬(wàn),總共40.6萬(wàn),這也是主要材料成本,沒(méi)計(jì)入次要材料成本和人工成本。所以,一個(gè)五千瓦釩電池的成本在四十萬(wàn)以上,超出完全相同規(guī)格型號(hào)鉛酸電池的成本數(shù)倍。


2.釩電池不環(huán)保


環(huán)境保護(hù)的角度來(lái)講,釩電池根本就不環(huán)境保護(hù),配置電解液用到的原料、正極沉淀以及泄漏的正極液經(jīng)風(fēng)干后形成的薄層都有一樣完全相同東西,那就是五氧化二釩,還是一種劇毒品。


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