Статус применения новых энергетических батарей и анализ их развития (III)

Ванадиевая батарея жидкого тока

Введение

С ростом внимания к энергетическим проблемам во всем мире появляются новые энергия Аккумуляторные технологии постепенно стали главным приоритетом научных исследований и промышленного развития в различных странах на фоне энергетического перехода и устойчивого развития. От традиционных литий-ионных батарей до более перспективных водородных топливных элементов, жидкостных батарей и т. д., различные типы батарей продемонстрировали широкий спектр перспектив применения в области хранения энергии и электромобилей. Однако, есть также много проблемы и ограничения, такие как плотность энергии, срок службы и стоимость. Чтобы лучше способствовать разработке новых источников энергии, в этой серии будут всесторонне оценены преимущества, недостатки и сценарии применения каждого типа основной новой аккумуляторной технологии, предоставлены ценные ссылки и рекомендации для исследователей, практиков-практиков, а также будет способствовать постоянным инновациям в этой области. и внести вклад в устойчивое развитие глобальной энергетики.

основная статья

Полностью ванадиевые жидкостные аккумуляторы используют ионы ванадия различной валентности в качестве активных веществ аккумуляторов, что позволяет решить проблему перекрестного загрязнения электролита жидкостных аккумуляторов. Благодаря преимуществам раздельной разработки энергии и мощности батареи, высокой безопасности и длительному сроку службы, она стала одной из наиболее многообещающих технологий крупномасштабного хранения энергии. ^[1].

В ванадиевых батареях в качестве активных веществ электролита используются ионы ванадия различной валентности, что позволяет избежать проблемы перекрестного загрязнения между различными ионами. В то же время электрохимическая обратимость между различными валентными состояниями ионов ванадия высока, а поляризация мала, что подходит для быстрой зарядки и разрядки большим током. Ванадиевые батареи часто используются для пиковых энергосистем, крупномасштабных фотоэлектрических и ветроэнергетических систем, а также систем аварийного электроснабжения. Ванадиевые батареи в основном состоят из электролита, электрической батареи и системы циркуляции. Исследователи во всем мире стремятся использовать стабильный состав электролита и современные электродные материалы в качестве положительных и отрицательных электродов батарей для улучшения и оптимизации характеристик ванадиевых батарей и снижения стоимости ванадиевых батарей.

Однако полностью ванадиевые жидкостные проточные батареи имеют и определенные недостатки. Во-первых, побочные продукты требуют тщательной обработки и производят V2O5, который является высокотоксичным химическим веществом. Во-вторых, стоимость высока: стоимость только материала нынешней ванадиевой батареи мощностью 5 кВт может составлять более 400 000 долларов. Кроме того, из-за верхнего предела растворимости ионов в электролите удельная плотность энергии ванадиевых батарей низка, и эту технологию сложно прорвать. Тот же объем энергии ванадиевой батареи может быть в 3-5 раз больше литиевой батареи, а масса - в 2-3 раза. Таким образом, ванадиевые батареи можно применять только в системах статического хранения энергии, и их трудно применять в электромобилях, электронных продуктах и других областях. ^[2].

Благодаря присущим полностью ванадиевым проточным батареям преимуществам и широкому спектру применения они привлекли большое внимание в мире, а их индустриализация была поднята на стратегический уровень внимания западных стран, а в некоторых странах. В регионах и регионах полностью ванадиевые проточные батареи вышли на уровень коммерческой эксплуатации. В будущем горячие точки исследований полностью ванадиевых проточных батарей будут сосредоточены на улучшении характеристик электродных материалов, разработке недорогих, высокоселективных, долговечных ионообменных мембран и электролитов с высокой концентрацией, высокой проводимостью и высокой стабильностью, улучшении стабильность, удельная энергия и эффективность преобразования энергии батареи, а также содействие индустриализации полностью ванадиевых проточных батарей. Кроме того, следует также усилить исследования кинетики реакций на ионно-ванадиевом электроде, теории электролита, новой диафрагмы и других основных областей, чтобы обеспечить более прочную основу для исследований и разработок полностью ванадиевых аккумуляторов жидкого тока. Ограничения на разработку полностью ванадиевых аккумуляторов жидкостного тока являются Тем не менее, фактор высокой стоимости, особенно станция хранения энергии, может быть использована в лестнице аккумуляторной батареи подержанного электромобиля, но также усиливает высокую стоимость недостатков полностью ванадиевых жидкостных аккумуляторов. По неполным статистическим данным, текущая стоимость полностью ванадиевых жидкостных аккумуляторов составляет около 3-3,2 юаня/Втч по сравнению со средней стоимостью литиевых батарей. cОграничения на разработку полностью ванадиевых аккумуляторов жидкого тока по-прежнему являются фактором высокой стоимости, особенно станция накопления энергии может использоваться в лестнице аккумуляторной батареи подержанного электромобиля, но также усиливает высокую стоимость полностью ванадиевого жидкостного тока. Недостатки батарей: всего 1,2-1,5 юаней/Втч, около 40% полностью ванадиевой жидкостной батареи. Хотя текущая стоимость полностью ванадиевых проточных окислительно-восстановительных батарей относительно высока по сравнению с исторической тенденцией цен на литиевые батареи, стоимость полностью ванадиевых проточных окислительно-восстановительных батарей, вероятно, резко упадет по мере расширения масштабов.

Использованная литература:

[1]刘涛,葛灵,Чжан Иминь.Прогресс и тенденции развития ключевых технологий полностью ванадиевых окислительно-восстановительных аккумуляторов[Дж].Китай Металлургия,2023,33(04):1-8+133.DOI:10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20221005

[2]Се Цунсинь,郑琼,Ли Сяньфэн и др..Новейший прогресс в технологии проточных батарей[Дж].Наука и технология хранения энергии,2017,6(05):1050-1057.