液流电池工作原理 液流电池相对于锂电池的优势

2017-11-26 19:52:01      来源:电池在线      编辑:李慧芳      人气:

液流电池是由美国科学家Thaller L.H.(NASA Lewis Research Center)于1974年提出的一种电化学储能技术。液流电池是通过活性物质发生氧化还原反应来实现电能和化学能的相互转化。

液流电池工作原理 液流电池相对于锂电池的优势

液流电池,是一种活性物质存在于液态电解质中的二次电池技术。电解液置于电堆外部,在循环泵的推动下流经电堆,并发生电化学反应,实现化学能与电能的转换,从而实现电能的存储与释放。

  一、液流电池工作原理

液流电池一种新的蓄电池,液流电池是利用正负极电解液分开,各自循环的一种高性能蓄电池具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点.是目前的一种新能源产品。氧化还原液流电池是一种正在积极研制开发的新型大容量电化学储能装置,它不同于通常使用固体材料电极或气体电极的电池,其活性物质是流动的电解质溶液,它最显著特点是规模化蓄电,在广泛利用可再生能源的呼声高涨形势下,可以预见,液流电池将迎来一个快速发展的时期。目前,液流电池普遍应用的条件尚不具备,对许多问题尚需进行深入的研究。 循环伏安测试表明:石墨毡具有良好导电性、机械均一性、电化学活性、耐酸且耐强氧化性,是一种较好的电极材料,与石墨棒和各种粉体材料相比,更适合用于液流电池的研究和应用。论文对采用的石墨毡电极分别进行了未处理、热处理、酸热处理。借助于扫描电镜,观察了三种处理方式的石墨毡表面形貌的差异,热处理和酸热处理能除去石墨毡表面的杂质和影响电化学反应的污染物,使石墨毡表面干净平整,石墨毡的表面状况得到明显改善。交流阻抗实验表明,与未处理石墨毡相比,经过热处理、酸热处理石墨毡的电阻明显减小,证实了活化处理对石墨毡表面状况的改善,使石墨毡材料得到改性,降低了电阻,增强了电化学活性。

液流电池——储能大家族中的中坚力量

在储能大家族中,按照技术类型划分,主要包括物理储能和化学储能。各种储能技术具有不同的技术特点和应用领域。物理储能主要包括抽水储能、压缩空气储能。这两种储能技术具有规模大、寿命长、安全可靠、运行费用低的优点,建设规模一般在百兆瓦级以上,储能时长从几小时到几天。其中抽水储能是目前在电力系统中应用最为广泛的储能方式,全球总装机容量达127吉瓦,占储能总装机容量的99%。但两种储能方式都需要特殊的地理条件和配套设施,建设的局限性较大。化学储能相比于物理储能具备系统简单、安装便捷以及运行方式灵活等优点,建设规模一般在千瓦~百兆瓦级别,液流电池、锂电池、钠硫电池、铅炭电池是目前电力系统用储能的主流技术。

液流电池是由美国科学家Thaller L.H.(NASA Lewis Research Center)于1974年提出的一种电化学储能技术。液流电池是通过活性物质发生氧化还原反应来实现电能和化学能的相互转化。充电时,正极发生氧化反应,活性物质价态升高;负极发生还原反应,活性物质价态降低。放电时则正好相反,正极发生还原反应,活性物质价态降低;负极发生氧化反应,活性物质价态升高。与传统二次电池直接采用活性物质做电极不同,液流储能电池的电极均为惰性电极,只为电极反应提供反应场所,活性物质通常以离子状态存储于电解液中。正极和负极电解液分别装在两个储罐中,通过送液泵实现电解液在管路系统中的循环。运行过程中,全液态液流电池氧化还原反应表现为离子价态的变化,沉积型液流电池表现为金属的沉积与溶出。

从外观看,液流电池储能系统包括如下几部分:电堆单元,由正负电极和离子传导膜叠合而成单电池的集合体;电解液单元,包括含有活性物质的电解液,及用于电解液盛装和循环的储罐、管路、阀、泵、传感器等辅助部件;控制系统,包括用于管理整个系统的电池管理系统、功率变化单元等。就像汽车的发动机燃烧汽油发电,液流电池可通过在电堆里转化电解液发电。不同的是,电解液不会被消耗掉,能够进行往复充放电。

根据发生反应的电对不同,液流电池可以分为:全钒液流电池、锌溴液流电池、多硫化钠/溴液流电池、锌/镍液流电池、铁/铬液流电池、钒/多卤化物液流电池、锌/铈液流电池、半液流电池。虽然各自的电化学体系不同,但都具备以下特点。

1.功率和容量相互独立,输出功率由电池模块的大小和数量决定,储能容量由电解液的浓度和体积决定,故可实现功率与容量的独立设计;

2.能量转化效率高,启动速度快;

3.具有很强的过载能力和深度放电能力;

4.部件多为廉价的碳材料、工程塑料,材料来源丰富,易于回收。

不同的液流电池又各具特点。其中,全钒液流电池正负极活性物质都是钒离子,只是价态不同,具有更安全、寿命更长、效率更高的优势,是目前应用最广,最具产业化前景的液流电池,已经成为液流电池家族中的掌门人,具有高安全性、长寿命、高可靠性、绿色环保等优点,吸引了政府和电力行业的高度关注。

延伸阅读

  • 锂离子动力电池车与氢燃料电池车全方位对比 2018-03-15 08:54

    氢能是公认的清洁能源,在交通运输领域,氢能源结合燃料电池一起构成动力系统,具有能量密度大、零污染、续航里程长等优点,近年来,氢燃料电池及其产业链吸引了大量企业/政府的积极布局。

  • 电动自行车充电注意事项 电动自行车充电多长时间 2018-01-18 15:35

    电动自行车在充电时发生火灾,主要原因包括:由于充电时间过长,蓄电池内部线路老化造成短路,充电外接电路短路等。我们在充电时要注意以下几个方面:

  • 动力电池PACK自动组装生产线车间规划要点 2018-01-10 09:58

    从方案设计-设备采购-安装调试这三个阶段决定了产线的布局合理性,拓展性和交期。快速交付不是喊喊口号就可以完成的事情,只有经过这些历练,有了成熟的经验才可以做的更好。

  • 动力电池PACK是什么意思 动力电池PACK结构设计及组成 2018-01-10 09:48

    电池PACK 系统利用机械结构将众多单个电芯通过串并联的连接起来,并考虑系统机械强度、热管理、BMS 匹配等问题。其主要的技术体现在整体结构设计、焊接和加工工艺控制、防护等级、主动热管理系统等

  • 钠硫电池工作原理 钠硫电池的优点和缺点 2017-12-13 15:57

    钠硫电池是美国福特(Ford)公司于1967年首先发明公布的,至今才40年左右的历史。是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次电池。在一定的工作温度下

  • 镍氢电池充电多长时间 镍氢电池正确的充电方法 2017-12-13 15:44

    镍氢电池和锂电池都不能耐过充电。因此,镍氢电池以定电流充电的PICK CUT控制方式在充电电压达到最高时,停止继续充电为最好的充电方式。而锂电池则使用定电流、定电压方式充电最好

  • 汽车电瓶一般能用多久 日常维护需要注意的事项 2017-12-10 20:59

    汽车电瓶,也叫蓄电池,是电池的一种,它的工作原理就是把化学能转化为电能。 通常,人们所说的电瓶是指铅酸蓄电池。即一种主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的蓄电池。

  • 家里积攒的废旧电池该怎么处理 能和普通垃圾一起扔掉? 2017-12-06 11:45

    国家环保总局、国家发改委等部门曾出台过《废电池污染防治技术政策》,明确指出公众常用的5号、7号一次性电池不必再回收,但充电电池和纽扣式电池等污染较重的,必须由厂家集中回收,市民不得随手扔掉。

  • 浅谈动力电池管理系统(BMS)的核心技术及发展趋势 2017-11-30 15:59

    电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM),电动汽车电池管理系统(BMS)是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带,其主要功能包括:电池物理参数实时监测

  • 太阳能光伏控制器的工作原理及设计要求 2017-11-30 15:50

    太阳能控制器全称为太阳能充放电控制器,是用于太阳能发电系统中,控制多路太阳能电池方阵对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电的自动控制设备。

热门点击
最新更新