全钒液流电池发展现状.pdf

电
测试
第10期
电子科技
ELECTRON C ES
2013年5月
全钒液流电池发展现状
代广涛
(兰州理工大学材料科学与工程学院,甘肃兰州,730050)
摘要:全钒液流电池是一种新型的高效化学储能电池,在太阳能和风能发电储能系统及其他储能系统和供电领域具有良好的
应用前景。简要介绍了全钒液流电池的工作原理和特点,并对钒电池的组成、分类和关健材料进行了简明叙述,分析了国内外
钒电池的发展过程研究现状
关键词:仝钒液流电池:储能系统:钒
中图分类号:TG441.8
Current development status of al-vanadiiunl redox flow battery
Dai Guangt
School of material and engineering, Ianzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China
Abstract: All vanadium redox flow battery(VRB )was a now type of high cfficient chemical cncrgy storage
battery, applied to solar energy and wind energy storage system as much as power supply and other energy
storagc systcm with a good application prospcet. Working principlc and fcaturcs of all vanadium redox flow
battery werc bricfly introduced, in addition, the composition, classification and kcy matcrials of vanadium
battery arc al so provided. A briet anal ysis on most ic and forcign deve opment process and rcscarch
itat ion of VRB was madc
Keywords Al I-vanadiuu redox Tlow battery; Storage systcm; Vanad i um
1.2钆电池的构成和结构
全钒液流电池(VRB)是一种新型的高效化学储能电池。其能
全钒液流电池的关健材料有电极、电解液和离子交换膜。钒
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
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
金属溶液,电解液性能稳定,电极材料不参与化学反应,避免ア解液不发生交换,没有电池外的电解液的流入,电池两侧分别
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
通入惰性气体,通入的情性气体一方面可以对电解液起到搅拌作
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
用,尽量降低电池一侧电解液的浓度差,使放电效率更高;另
方面可以排除阴极半电池中的空气,避免氧气把V()氧化。静
统等方面有着广泛的用途,是日前最有可能部分取代铅酸蓄电池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
的环保型理想电源。
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
钒钆电池概况
以会使放电时间也有所限制。相对而言,流动型结构则弥补了静
止型结构的上述缺点:第一,电解液在充放电时是流动的,可以
1.1钒电池的工作原理和特点
全钒液流电池利用钒有15、14、13和12等多种价态,可使売体内电解液的浓度差变小:第二,流动型电池附加了两个电
解液储液罐,电池的储能谷量可任意调节,可以根据需要来调节
形成相邻价态电对的特点,以不同价态的钒离子溶液为正、负电解液的用量。但是需要两个泵带动电解液的流动,使电池组的
枚活性物质,组成化学电源。充电后,正极物质为V5,负极变的笨重,电池的机动性变差,另外还要消耗部分电能,但所消耗
为V2!?放电时,V5得电子?変为V:V2失去电子,変为的电能仅占电池总能量的2%-3%。
H导电,标准电位差约为1.25y。充放电时所发生的反应可表示1.3钒电池的关键材料
3.1电极
如下
仝钒液流电池的电材料要耐强酸腐蚀、抗强氧化,良好的
充中
充山
电化学活性、导电性、重复性、稳定性、机械强度高。钒电池电极材
正极:V4+-e
V5+负极:V3
料主要分为三类
金属类电极:可用的都是重金属,价格昂贵,不利于大规模
商业化应用。钛基氧化铱DSA电极具有较高的可逆性,氧化铱膜
电池有显者的优越性,钒电池的正负校活性物质相同,均不易脱落,多次充放电后,电极表面(氧化铱)也没有明显变
为电解液中的钒离于,电极材料并不参加化学反应,因此电极物化,DSA电极在金属类电极中的表现最灯
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
复合类电极材料:复合电极材料是将聚乙烯等高分子聚合
大、容量大、效率高、寿命长、响应速度快、可瞬间充电、安全性高、物高分子作基体和一定比例的导电碳素材料(如碳纤维、石器和
运营成本低等优点。
炭黑)混合、烘干、压片后制成电极,或将压片固定在石墨棒上制