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什么是钒电池,钒电池的优缺点

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浏览:- 发布日期:2022-08-03 11:52:44【

钒电池市场前景怎么样?这是很多人都很关心的问题。钒电池全称为全钒氧化还原液流电池,是一种活性成分呈循环流动液态的氧化还原电池。与别的新能源技术相比较,全钒液流电池新能源技术因其坚固耐用、规模较大、安全靠谱等突出的优势,成为规模储能的首选技术之一。下面耀世注册锂电池小编就对钒电池工作原理及优缺点做一下介绍,一起来看看吧!

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什么是钒电池


什么是钒电池,钒电池又可以称之为全钒氧化还原液流电池,简称为钒电池(Vanadium Redox Battery,缩写为VRB),是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。研究的导电高分子复合材料采用的导电介质分为有机和无机两大类。在电场的作用下,掺杂金属粒子有可能迁移至复合材料表面,进入电解液。全钒氧化还原液流电池的电解液,在充放电过程中伴随强烈的氧化还原反应,金属粒子会与电解液发生化学反应,因此具有化学惰性的碳素材料适合作为钒电池集流体的掺杂介质。


全钒氧化还原液流(VRB)电池是一种环保及大容量可深度充放电的储能电池。VRB不仅可以作为太阳能、风能等可再生能源的发电系统配套储能设备,而且还可以作为电网的调峰装置,提高输电质量,保障电网安全,已在日本、美国、加拿大和澳大利亚等国得到示范运行。


双极板作为VRB的主要部件之一,具有收集电化学反应所产生的电流以及分隔正负极电解液的作用。VRB中,电解液为钒离子的硫酸溶液,具有很强的腐蚀性;同时,V5+具有较强的氧化性,因此双极板除具有良好的导电性之外,还必须具有很强的耐化学和电化学腐蚀性。常用的双极板是碳素复合材料,它是碳材料和高分子的混合物。常用的高分子有聚乙烯、尼龙、聚丙烯(PP)、橡胶修饰的聚丙烯、聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯等,高分子的加入可以帮助导电填料形成导电网络骨架,并提高双极板的耐腐蚀性能。最近的报道中氟橡胶材料较为常见,但是用氟橡胶作为基体材料加工成型难度较高且制得的双极板的导电性能并不高,这将直接影响VRB的能量效率。


为保证导电填料在双极板内有很好的分散性,这就要求在选择高分子时除了考虑高分子本身具有良好的耐化学腐蚀性和电化学腐蚀性外,还必须考虑高分子与导电填料之间的相容性。在VRB中双极板的腐蚀主要是化学反应过程中产生的活性氧原子对碳的侵蚀,如果石墨与高分子之间结合紧密,则碳的流失将在一定程度上得到降低。


马来酸酐接枝聚丙烯(g-PP)是在非极性的分子主链上引入了强极性的侧基马来酸酐,能够增进极性材料与非极性材料粘接性和相容性,从而增强导电填料在高分子基体中的分散,提高导电塑料的导电性能和耐腐蚀性能。


钒电池的优点


1.钒电池可充放电频次巨大,钒电池的能量密度也大


可充放电频次巨大,本质上寿命是无数次。充放电时间比为1:1,而铅酸电池是4:1。并且钒电池充、放切换响应速度快,小于20毫秒,十分有益于均衡供电。能量效率高,直流对直流能量效率可以达到80%以上,而铅酸电池只有60%左右。钒电池组中的各个单位电池状态基本一致,维护简单方便。


2.钒电池的充放电性能强、好


充、放电性能好,也可以进行大功率的充电和放电,也可以允许浮充和深度放电。对铅酸蓄电池来说,放电电流越大,电池的寿命越短;放电深度越深,电池的寿命也越短。而钒电池放电深度即使达到100%,不会对电池产生影响。并且钒电池不易发生短路。这就避免了因短路而引起的爆炸等安全问题。


3.钒电池寿命长


寿命长:由于钒电池的正、负极活性物质只分别存在正、负极电解液中,充放电时无其它电池常有的物相变化,可深度放电而不损伤电池,电池使用寿命长。加拿大VRBPowerSystems商业化示范运行时间最长的钒电池模块已正常运转超过9年,充放循环寿命超过18000次,远远高于固定型铅酸电池的1000次


钒电池的缺点


1.钒电池成本相对高


钒电池成本过高。以一个五千瓦电池为例,电解液(一立方,1.8mol/L)17万、控制系统10万、隔膜7万、板框4万、石墨板1.5万、泵0.7万、碳毡0.4万,总共40.6万,这也是主要材料成本,没计入次要材料成本和人工成本。所以,一个五千瓦钒电池的成本在四十万以上,超出完全相同规格型号铅酸电池的成本数倍。


2.钒电池不环保


环境保护的角度来讲,钒电池根本就不环境保护,配置电解液用到的原料、正极沉淀以及泄漏的正极液经风干后形成的薄层都有一样完全相同东西,那就是五氧化二钒,还是一种剧毒品。


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