全钒氧化还原液流电池电解液的研究进展

全钒氧化还原液流电池(全钒液流电池)适用于大规模和分布式新能源接入、智能电网等领域。电解液的成本对全钒液流电池的推广与应用有重要影响。从降低成本和提高稳定性两个角度,综述近年来全钒液流电池电解液的研究进展。降低成本方面,当前工业化制备电解液主要是联合使用化学还原法和电解法,下一步主要是萃取法;从提高稳定性角度出发,介绍添加剂提高正极电解液和负极电解液温度稳定性,以及采用不同支持电解质在提高电解液浓度稳定性方面的研究进展;最后,从工业化生产角度,对全钒液流电池电解液的研究进行分析和总结。     

全钒氧化还原液流电池石墨棒电极的性能研究

采用不同品牌废旧电池中的石墨棒作为全钒液流电池的工作电极,考察其电化学性能。采用循环伏安法在同一扫描速度下,考察其耐压性能,结果显示5#D石墨棒电极能耐1.65 V电压;在同一扫描电位范围内,不同扫描速度下考察其大电流充放电性能,实验证明在0.20 V/s的扫描速度下仍能表现出较好的电化学性能;进行多次循环伏安测试,考察其循环性能,当扫描100次之后,5#D石墨棒电极的电流保持率仍高达95%以上。结果显示5#D石墨棒电极具有相对较好的电化学性能,适合作为VO2+/VO2+电极的正极材料。     

全钒氧化还原液流电池集流体的性能

用混炼法制备了以PP和SEBS共混物为基体材料、掺杂碳黑和碳纤维的高导电复合材料.用SEM、恒流充放电方法考察了复合材料的结构、形貌、力学性能及电化学性能.结果表明:导电介质在基体材料中高度分散,复合材料的体积电阻率小于0.1 Ω·cm,组装的单体电池的充放电能量效率为84.5%.     

添加剂对电解液及钒电池性能的影响

利用结晶实验和单体电池实验,考察了5种全钒氧化还原液流电池电解液添加剂的性能.尿素、草酸铵和乙二醇可抑制三价钒离子的结晶,降低电解液浓度的下降速率;硫酸镁和硫酸钠没有抑制结晶的作用;乙二醇的加入会降低电池的效率与容量.尿素和草酸铵的加入对电池性能的影响很小.使用2％尿素和草酸铵添加剂的单体电池,在60 mA/cm2的电...     

钒氧化还原液流电池研究进展Ⅱ电池材料的发展

介绍了国内外钒氧化还原液流电池的电极材料 (炭素类和金属类 )、集流板、电池隔膜材料的研究发展状况以及电解液的制备情况。石墨作电池正极易腐蚀 ,DSA电极可用于钒电池 ,但成本较高 ;石墨毡是一种稳定的电极材料 ,质量轻、成本低 ,对其进行各种处理可提高电池性能。集流板和电池隔膜材料都制约着钒电池的发展 ,详细介绍了它们的发展情况。如何高效制备出钒电池电解液并提高其稳定性也是研制钒电池的重要问题     

嵌入式全钒氧化还原液流电池管理系统

基于STM32F103VC开发了全钒氧化还原液流电池(VRB)管理系统,该电池管理系统能实现VRB运行参数和管路运行状态的不间断采集,并存储数据。利用开路电压法估算荷电状态(SOC),上位机能监控VRB运行状况,依据液流电池工作特性控制VRB的活化、共混,并对故障进行处理。该系统能够提高VRB运行可靠性,延长VRB使用寿命。     

全钒氧化还原液流电池一体化复合电极的研究

采用改性处理的聚丙烯腈基石墨毡和聚合物为基体的碳塑板制备得到了钒电池用一体化复合电极.研究表明,聚丙烯腈基石墨毡经过400～450℃、2 h的热处理和98%浓硫酸中浸泡6 h的酸处理后具有较好的催化活性.用以聚醋酸乙烯乳液占总原料的70%,而活性炭和石墨粉占30%(活性炭:石墨粉=1:1)的比例压制的碳塑板、改性处理后的石墨毡及不锈钢网组成一体化复合电极,循环伏安测试表明此一体化复合电极具有较好的电化学活性.     

钒氧化还原液流电池的研究进展(Ⅰ)电池原理、进展

介绍了钒氧化还原液流电池的原理和特点 ,指出钒氧化还原液流电池是一种新型的蓄电池。将钒电池与Cr Fe、Cd Ni及铅酸蓄电池进行比较 ,其比能量高 ,工作寿命长 ,结构简单 ,能够实现“瞬间再充电” ,用途广泛 ,能进行电网调峰 ,特别适用于电动汽车。同时介绍了钒电池的研制发展概况 ,对钒单电池和千瓦级钒电池组的结构进行了描述。我国是钒资源大国 ,开展钒电池的研究特别重要 ,指出开发钒氧化还原液流电池的技术关键是提高电极材料活性和隔膜的选择性     

氧化石墨烯对钒液流电池电解液性能的影响

以氧化石墨烯(GO)作为全钒液流电池正极电解液添加剂,研究含量不同的GO对钒电池正极电解液电导率、循环伏安曲线及电池容量和能量效率的影响。结果表明,正极电解液的电导率先随GO添加量的增加而增大,在添加量为1%(质量分数)时达到最大值326 m S/cm,随后减小;扫描速度为5 m V/s的循环伏安曲线表明当GO含量为1%时,电解液具有最大的氧化峰电流和还原峰电流,分别为172和127 m A;首次循环与第20次循环的伏安曲线对比表明电解液稳定性很好,此时电解液性能也最佳;用GO含量为1%的电解液作为正极电解液组装静态电池,电池30次充放电循环的平均容量比空白电池提高了9.8%,容量保持率和能量效率为85.30%和79.26%,分别比空白电池的79.40%和75.35%有所提高。     

全钒氧化还原液流电池研究进展

全钒氧化还原液流电池(Vanadium Redox Flow Battery,VRFB)以其灵活、环保等特性,在储能领域备受关注。作为VRFB的重要性能指标,能量效率和能量密度一直是研究热点。介绍了用于提高能量效率的优化液流电池系统结构和用于提高能量密度的盐酸体系支持电解质,并分析了其影响机理。     

全钒液流电池电解液的制备和性能优化研究进展

全钒液流电池是一种新型的适用于大规模储能的电池,钒电解液是全钒液流电池的重要组成部分,电解液的制备及性能优化是全钒液流电池的一个研究热点。介绍了全钒液流电池电解液的制备和性能优化的研究进展,并展望了全钒液流电池电解液研究的发展方向。     

添加剂对钒电池电解液性质的影响

在含3 mol/L钒离子的钒硫酸溶液中分别加入碱金属硫酸盐、碱金属草酸盐以及有机物脲和甘油等添加剂,提高了电解液稳定性。探讨了添加剂影响钒硫酸溶液稳定性的机理。对含添加剂的钒硫酸溶液的电导率的测定表明,适量添加剂不会降低溶液的电导率,有些甚至稍有提高。对含有添加剂的钒硫酸溶液进行了循环伏安试验,表明添加剂的加入不会对钒硫酸溶液的电极反应产生不利影响。     

钒电池正极电解液热稳定性研究进展

钒电池成为在大规模储能领域里最有希望和潜力的储能电池之一,在正极电解液中加入添加剂是解决其高温稳定性最有效的途径之一。为此,就国内外在此研究方面的进展进行了总结,重点放在添加剂的种类及其作用机制上,最后对今后研究方向进行了展望。     

新型聚合物电解质膜在液流电池中的应用

选择Nafion117电解质膜作为对比,考察了含咪唑基磺化聚酰亚胺(Im-SPI)电解质膜应用于全钒氧化还原液流电池的可行性,测定了Im-SPI离子交换膜的电导率及在1.5 mol/L VOSO4溶液中VO2+离子的透过率。实验结果表明,Im-SPI膜电导率为0.10 S/cm,高于Nafion117膜;VO2+离子的渗透系数为3.43×10-7 cm2/s,稍大于Nafion117膜。单电池实验充放电电流密度60 m A/cm2时,Im-SPI膜电流效率可达99.67%,电压效率可达82.41%,能量效率相比Nafion117单电池提高了1.65%。     

电解液流动方式对全钒液流电池性能的影响

研究了两种不同电解液流动方式(平流和穿流)对全钒液流电池(VRB)充放电电压和电流、U-I曲线及效率的影响.在20 mA/cm2的充放电电流密度下,采用穿流方式的单体VRB的能量效率较采用平流方式提高4%～10%,电流效率提高10%,电压效率提高5%～8%.     

添加剂对全钒液流电池正极电解液的影响

研究了正极电解液添加剂尿素、乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸和K2SO4对全钒液流电池正极电解液荷电状态(SOC)及氧化还原电位的影响。研究结果表明,无机添加剂K2SO4和有机添加剂尿素、EDTA和柠檬酸的加入均使正极电解液的氧化还原电位负移,且EDTA和柠檬酸的加入使正极电解液的氧化还原电位的变化范围明显减小。加入EDTA和柠檬酸使正极电解液的SOC减小,SOC变化范围显著变窄;加入尿素和K2SO4使正极电解液的荷电状态变化范围变宽。对于有机添加剂,添加剂使正极电解液电位电极变化越大,其SOC变化也越大。有机添加剂对正极电解液氧化还原电位的影响是由于其能够和正极电解液中的五价钒离子发生氧化还原反应;K2SO4对正极电解液氧化还原电位的影响是由于其与五价钒离子发生络合反应。     

酸度变化对全钒液流电池SOC测量误差的影响

全钒液流电池正极电解液的荷电状态(SOC)可以通过测量正极电解液的氧化还原电位来测量。全钒液流电池正极电解液的酸度在充放电过程中会发生变化。然而上述电极电位法测量正极电解液SOC的技术中均忽略了电解液酸度变化的影响。通过理论分析和计算讨论了电解液酸度变化对SOC测量误差的影响。理论分析结果表明,采用电极电位法测量正极电解液SOC时,忽略正极电解液的酸度变化会造成一定的测量误差;正极电解液的总钒浓度与硫酸浓度的比值越大,所造成的误差越大。在SOC较小时,忽略电解液酸度变化会导致较大的SOC测量误差。在正极电解液的总钒与硫酸浓度比为0.25~1.0的范围内,SOC大于等于0.3时,因忽略正极电解液的酸度变化,所造成的SOC测量误差不超过±10%。     

单液液流电池研究进展

规模储能的巨大需求使液流电池拥有巨大的发展前景,也催生了单液液流电池。本文简述了单液液流电池和液流电池的传承关系,及单液液流电池产生的意义;分别介绍了当前5种单液液流电池的产生历程、工作原理等基本概况,并对单液液流电池的性能及存在的问题进行简要分析;最后展望了单液液流电池的发展前景。     

富液阀控式铅酸蓄电池的研究

介绍了阀控式铅酸蓄电池(VRLAB)工艺技术要点及其主要缺陷,重点阐述了富液阀控式铅酸电池的机理及关键技术。通过试验研究及综合性能测试,发现富液电池在寿命、耐过充、耐温升、开压及浮充均匀性等方面明显优于贫液电池。