Методы улучшения низкотемпературных характеристик проточных батарей

Методы улучшения низкотемпературных характеристик проточных батарей

Эффективность жидкостных аккумуляторов будет значительно снижаться при низких температурах, а ионы двухвалентного ванадия будут осаждаться в ванадиевых электролитах при низких температурах, серьезно влияя на производительность и срок службы аккумулятора. Основными факторами, вызывающими плохую работу жидкостных аккумуляторов при низких температурах, являются:

1. При низких температурах вязкость электролита увеличивается, что приводит к снижению проводимости;

2. При низких температурах сопротивление переноса заряда на границе раздела электрод/диафрагма увеличивается;
При низких температурах скорость миграции активных веществ в электролите снижается, а поляризация электрода увеличивается.
Предложены эффективные методы улучшения низкотемпературных характеристик проточных батарей в основном с точки зрения электродов, электролитов и рабочих параметров.

1. Электроды

В качестве места реакции активных веществ активность электрода, проводимость, сжимаемость, пористость, проницаемость и другие рабочие параметры напрямую связаны с работой аккумуляторной батареи. Среди них на активность электродов наиболее существенно влияет температура. В ванадиевых проточных батареях низкая активность отрицательного электрода является основным фактором, ограничивающим дальнейшее улучшение характеристик ванадиевых проточных батарей. В настоящее время в большинстве электродов проточных батарей в качестве электродов используется графитовый войлок. Графитовый войлок – пористый материал.

В качестве электрода он может увеличивать удельную поверхность электрода, а также может использоваться в качестве диффузионного слоя. Обычный графитовый войлок имеет плохую электродную активность. Даже после высокотемпературной обработки активность электрода не может быть проявлена должным образом. В настоящее время основная исследовательская работа сосредоточена на модификации и модификации электродов, особенно необходимо улучшить активность отрицательного электрода.

Основным способом повышения электрохимической активности материалов отрицательных электродов при низких температурах является модификация электродов. Электроды модифицируются катализаторами (такими как нанопроволоки TiN, TiC, MnO2, OTiB2, TixOy), а активность электродов улучшается за счет поверхностного покрытия и осаждения на электроды, что уменьшает электрохимическую поляризацию батареи и побочные реакции аккумулятор в конце заряда и разряда.

2. Электролит

В качестве места хранения активных веществ в проточных батареях электролит является единицей емкости проточных батарей. Проводимость электролита увеличивается с повышением температуры, а вязкость снижается с повышением температуры. Комплексную производительность батареи можно оптимизировать за счет увеличения общего валентного состояния электролита и увеличения объема электролита отрицательного электрода. Посмотреть влияние состояния электролита отрицательного электрода проточной батареи на работоспособность батареи.

Что касается электролитов ванадиевых аккумуляторов, электролит отрицательного электрода легко выпадает в осадок при низких температурах, стабильность электролита отрицательного электрода низкая при низких температурах, вязкость увеличивается, а проводимость снижается. В настоящее время основными способами повышения низкотемпературных характеристик с помощью электролитов являются:

1) Оптимизация состава растворителя путем оптимизации соотношения концентрации серной кислоты и ионов ванадия для улучшения стабильности электролита отрицательного электрода при низких температурах;
2) Разработка смешанных кислотных электролитов, таких как ванадиевые электролиты системы соляная кислота-серная кислота.
3) Добавки, такие как неорганические соли, органические кислоты и т. д., посредством присадок разрушают механизм осаждения/осаждения, увеличивая барьер осаждения/осаждения.

3. Параметры работы
Параметры работы проточных батарей в основном включают режим заряда и разряда, расход электролита, температуру, SOC и т. д. Производительность проточных батарей можно улучшить путем регулировки и оптимизации параметров работы. Например, в конце зарядки и разрядки скорость потока электролита увеличивается, чтобы увеличить емкость аккумулятора и степень использования электролита.

Основными способами повышения работоспособности проточных батарей при низких температурах за счет оптимизации параметров работы являются:

1) Увеличьте скорость потока электролита, активно увеличьте диффузию электролита, уменьшите концентрационную поляризацию электролита на электроде, уменьшите диффузионное сопротивление и улучшите производительность проточной батареи;

2) Контролируйте SOC и эксплуатируйте проточную батарею при максимально низком SOC. При низких температурах стабильность электролита отрицательного электрода ухудшается. За счет уменьшения концентрации ионов двухвалентного ванадия на отрицательном электроде снижается риск осаждения ионов двухвалентного ванадия;

3) Уменьшить плотность заряда и разряда (мощность). При низких температурах электрохимические характеристики снижаются, и существует риск того, что жидкостный аккумулятор не сможет нормально работать при высокой плотности. За счет управления режимом заряда и разряда зарядка и разрядка высокой мощности (плотности) не выполняется при низких температурах. После работы в течение определенного периода времени выделяемое тепло используется для повышения температуры перед зарядкой и разрядкой высокой мощности.