登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
全钒液流电池的结构如图1所示,钒电池中的关键材料包括电解液、电极和隔膜。常见电解液是不同价态的钒离子的硫酸溶液,正极电解液为四价钒和五价钒的混合溶液,负极电解液为三价钒和二价钒的混合溶液。电极使用惰性电极,不直接参与发生电化学反应,只为反应提供场所,现阶段一般采用的都是碳素类电极,如石墨毡、碳布等。这类电极性能稳定,价格低廉,适合工业化生产[1]。隔膜是电池的重要部件,主要满足几个特点:较高的质子电导率、较低的钒离子渗透率、良好的尺寸稳定性和较低的价格等。目前商业化的主要是全氟磺酸Nafion膜,现在已经研究的有N112、N1135、N1110、N115、N117、NR212和NR211系列等。其性能主要和膜的厚度以及操作条件相关,如:操作温度、充放电电流密度和充放电状态等。虽然Nafion膜已经用于商业化的钒液流电池,但仍然存在一些缺点,如高钒离子渗透率和昂贵的价格,因此研究者开发了其它系列的隔膜。阳离子隔膜主要有聚醚醚酮系列(PEEK)、聚酰胺系列(PI)和聚苯并咪唑(PBI)系列等。Winardi等研究磺化聚醚醚酮(SPEEK48)在充放电为40mA·cm-2时电池的库伦效率(CE)为92%,能量效率为77%,高于同等情况下测试的N117膜系列。磺化聚醚醚酮具有较高的吸水性,尺寸稳定性较差,基于此研究者将二氧化钛(TiO2)、木质素、改性碳纳米管(DHNTs)、石墨烯纳米片(GO)、介孔二氧化硅(SiO2)、氮化碳(C3N4)、聚偏氟乙烯(PVDF)等高分子材料与SPEEK进行复合,从而获得性能优良的隔膜。磺化聚酰亚胺(SPI)具有较高的质子电导率和远低于Nafion膜的钒离子渗透率。基于此研究者将勃姆石(ALOOH)、壳聚糖(CS)、二氧化锆(ZrO2)、TiO2、二硫化钼(MoS2)等与之复合。其中SPI/CS和SPI/ALOOH复合膜的质子电导率是N117的八倍,而钒离子渗透率仅为N117的十分之一。PBI离子交换膜具有更优异的尺寸稳定性及更简单的合成方法成为近年来钒电池隔膜的研究热点之一。根据Donnan排斥效应,阴离子交换膜的季铵盐基团可以阻止钒离子等阳离子通过,所以阴离子交换膜具有更低的钒离子渗透率和更高的库伦效率。现在阴离子交换膜主要有聚芳醚类(QADMPEK、PyPPEKK、QBPPEK、QAPPEK)、季胺化聚芴基醚(QAPFE)、季胺化聚亚苯基(QDAPP)、聚醚酮(PEK-C)和聚苯基砜类(PyPPSU)等。因为阴离子交换膜具有更低的钒离子渗透率,所以具有更高的库伦效率,接近100%,其能量效率高于N117。阴离子隔膜大多以季铵盐基为官能团,但也有研究人员采用了其他胺功能化基团,如二甲胺(DMA)、(3-缩水甘油氧丙基)三甲氧基硅烷(GPTMS)、三甲胺(TMA),以及N-(三甲氧基硅丙基)-N、N、N-三甲胺(TMSP-TMA)。研究发现,添加基团可以提高IEC和吸水率,从而提高电导率。两性离子交换膜具有两种交换膜的优点,拥有较高的质子电导率和较低的钒离子渗透性。因为两种性能是相互排斥的,需要接枝两种不同的官能团,因此两性离子交换膜的制备比较复杂和成本比较昂贵。现在已经研究主要通过溶胶-凝胶法、溶液反相法和接枝法等制备,主要有在PVDF膜上接枝DMAEMA、DMAEMA和SSS、DMAEMA和AMS,或者通过不同的方法接枝在ETFE上从而形成两性离子交换膜,其它的基材还有SPEEK、SPAEK等。除了离子交换膜外,非离子多孔膜因为其优异的稳定性能、较低的价格成为研究的热点,在没有基团的情况下他们通过孔洞交换质子,然而,这种结构离子电导率较低且钒离子渗透率较高,所以容易导致电解液不平衡,自放电严重,性能不稳定。所以研究者基于此开发了一系列隔膜,PVC/SiO2多孔膜、PVDF多孔膜、PVDF改性多孔膜,如PVP接枝PVDF、PSSA和BaTiO3接枝PVDF、QAPSF接枝PVDF等、PES多孔膜和PSF多孔膜。在此基础上,研究者还开发了具有离子传输的多孔膜,张华民团队在能源期刊Energy Environment & Science 首次研究了PBI多孔膜,其传输机理如Fig. 2所示,在此基础上研究者开发了不同结构的PBI多孔膜、SPEEK多孔膜、SPEEK多孔复合膜等。
Fig. 2 PBI多孔膜的模型及传输机理。
03锌液流电池
锌碘液流电池具有能量密度高、安全性高、环境友好等特点。相比其它的液流电池具有更高的能量密度,然而由于I2的溶解性较低,从而降低了能量密度。近日,大连化物所张华民、李先锋团队研究了一种新的锌碘单电池,正极为7.5M KI和3.75M ZnBr2混合电解液被密封在多孔电极中。正极电解液可以完全充电到I2状态,几乎达到理论充电电量100%,因此具有更高的能量密度,由于KI的高溶解性,可以完全满足锌在负极上的沉积。此外,采用具有超薄Nafion层的高复合多孔聚烯烃离子交换膜可以有效提高膜的选择性。在40mA·cm-2的电流密度下,可以稳定连续的运行500个循环,其CE为97%,EE可以达到81%,且电池的能量密度高达205W·h/L(理论的能量密度约为240 W·h/L),如图Fig. 3所示,这是研究以来可达到的最高能量密度。因此,锌碘液流电池是大规模储能甚至动力电池的理想选择[2]。
Fig.3 锌碘液流电池和其它液流电池比较图
锌溴液流电池正负极电解液都以溴化锌为活性物质,正极发生氧化还原反应,不需要电解液循环装置;负极发生沉积和溶解反应,需要泵进行循环。正极Br2/Br−反应活性低导致液流电池的工作电流密度较低。张华民团队采用溶剂蒸发诱导自组装制备了双峰有序介孔碳材料,孔径分布在2nm到5nm之间,将其应用于电池的阴极材料,如Fig. 4所示。材料的高比表面积为电池提供了活性位点,提高电池的能量效率,电流密度为80mA·cm-2时能量效率可达80.15%[3]。
Fig. 4 介孔碳在锌溴电池中的应用
锌镍液流电池通过锌离子和镍离子的电化学反应实验电能和化学能转化,阴极为氧化镍或氢氧化镍,阳极为锌材料,负极电解液需要泵进行循环。为了解决能量密度低,寿命短的缺点,研究者们在阴极上设置蛇形流体通道,且已3D多孔镍发泡材料代替2D镍片,可以降低极化现象,提高传质功能,基于此,可以提高电池的能量密度,充放电电流密度从20mA·cm-2到80mA·cm-2时电池的能量效率可以达到80%[4-6]。锌铁液流电池具有环保、性能高、价格低等优点,依靠锌酸盐离子和铁离子之间的电化学反应来实现电能的储存和释放。碱性锌铁电池使用碱性溶液氢氧化钾或氢氧化钠作为辅助电解质,正极电解液为氰化铁或者铁氰化物,负极为锌酸盐。中性锌铁电池使用氯化钾为辅助电解质。然而,锌铁液流电池工作电流密度非常低,仅有35 mA·cm-2,而全钒液流电池可以达到120 mA·cm-2,所以很限制锌铁电池的应用。研究者使用高电导性和稳定性的聚苯并咪唑隔膜代替商业化的Nafion膜,并使用多孔3D碳毡实现锌离子的沉积和脱落,基于此,碱性锌铁液流电池可以在60mA·cm-2到120 mA·cm-2电流密度下运行,且能量效率可以达到80%以上,实验发现在电流密度为80 mA·cm-2运行时能量效率可以达到89.59%[7]。此外,阳极表面锌的沉积和形成的枝晶可以影响到循环稳定性,也是制约锌铁液流电池发展的关键因素。
04非水系液流电池
早期非水系电池主要是基于V和Ru的有机配合物,但电池的活性物质浓度不高,电池的工作密度太低。Wang Wei等[8]提出了一种新的液流电池,正极使用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO),负极使用的是Li片,溶剂为碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸乙酯(EMC)(体积比4:1:5),辅助电解质为LiPF6,正极反应为TEMPO的自由基反应,负极为Li的沉积和溶解。电池的开路电压可以达到3.5V,正极的活性物质浓度可以达到2mol/L,能量密度可以达到126W h/L。然而由于电导率较低,工作电流密度非常小,只有5 mA·cm-2。Li/二茂铁电池,正极电解质为二茂铁盐溶液,负极为Li片,二茂铁的电化学活性是通过铁的价态变化实现的,相比TEMPO电化学稳定性更好。然而该体系中电解质的溶解度较低,而且阳极上形成枝晶,严重影响了电池的安全性。研究者[9]通过对二茂铁引入季铵基团改性,可以将二茂铁的溶解度提高到0.85mol/L。在0.1 mol/L的电解质浓度下,该电池的工作电流密度仅为3.5 mA·cm-2,此外,在电解液浓度为0.8mol/L时,工作电流密度仅达到1.5 mA·cm-2,且容量衰减很快。Li/溴液流电池正极反应为Br2和Br-的转换,负极为Li的沉积和溶解。电池的开路电压可以达到3.1V,高溶解度的溴为正极活性物质,可以获得232.1W h/Kg的能量密度,且稳定性良好,1000个循环以上,能量效率仍然可以保持在80%以上。但该电池的工作电流密度低,而且溴的挥发性强,具有很强的毒性,环境污染严重。
05总结
综上,锌液流电池和钒液流电池有很大潜力成为下一代新能源电池,虽然锌液流电池已经达到了示范阶段,但钒液流电池已经接近工业化和商业应用。锌液流电池面临充放电过程中的均匀问题,这可能导致能量效率的降低和循环稳定性下降等,致使无法满足大规模储能用电的要求,此外,部分锌液流电池存在强腐蚀性、氧化性和安全性。总的说来,钒液流电池更适合发电的大规模储能,而高能量密度的锌液流电池系统更适合体积小、成本低、小用户量的储能。两者无法取而代之,都有很大的发展空间。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星储能网获悉,5月24日,投资四川·攀枝花钒钛钢铁新材料投资推介会暨供需合作大会在成都举行。盐边与郑州天汇钒融储能科技有限公司、星链储能(四川)科技有限公司签约短流程制备钒电解液建设项目投资协议,项目总投资10亿元,预计建成达产后年产值约30亿元。短流程制备钒电解液建设项目选址位于
北极星储能网讯:5月21日,上海市科学技术委员会发布2025年度关键技术研发计划“新能源”项目申报指南,提到新型储能有储能电池本体技术、新型储能系统安全防护与智能测控技术2个方向可以申报。其中,高性能液流电池技术的考核指标为全钒液流电池额定功率≥70kW,体积功率密度≥160kW/m³,储能时长≥4
北极星储能网获悉,5月23日新筑股份午间发布公告称,正在筹划资产出售及发行股份购买资产,并视具体情况募集配套资金,预计构成重大资产重组,公司股票自5月26日开市时起停牌,预计停牌时间不超10个交易日。新筑股份称,5月23日收到蜀道集团出具《关于筹划重大资产重组事项的函》,其中显示,为了尽快
5月21日,上海市科学技术委员会发布2025年度关键技术研发计划“新能源”项目申报指南的通知,通知指出,涉及光伏技术方向有4项:1.新型光伏电池制备技术1.AI同步辐射的钙钛矿光伏材料与器件高通量协同研发与设计技术研究内容:开发60亿+参数的钙钛矿光伏电池专用大语言及材料生成式AI开源科学基础模型
近日,大连化物所储能技术研究部(DNL17)李先锋研究员团队和中国科学院化学研究所张燕燕副研究员合作,在全钒液流电池(VFBs)正极电解液稳定性研究方面取得新进展。团队通过系统研究VFB正极电解液中五价钒离子的溶剂化结构随温度的转化过程,阐明了正极电解液沉淀析出机理,并据此提出了高稳定性钒电
北极星氢能网获悉,日前,苏州科润新材料股份有限公司科创板IPO辅导备案报告发布。辅导备案报告显示,科润新材5月9日与民生证券股份有限公司签署IPO辅导协议,法务和财务中介分别由国浩律师(苏州)事务所和立信会计师事务所担任。科润集团于2008年在江苏淮安成立,总部位于苏州市吴江开发区,地理区位
随着全球能源转型的加速推进,可再生能源的快速发展已成为不可逆转的趋势。在这一背景下,储能技术作为连接可再生能源发电与电网、用户之间的关键桥梁,其重要性日益凸显。而在众多储能技术中,储能液流电池以其独特的优势,在2024年迎来了前所未有的发展机遇,全球全钒液流电池已开始逐步走向工程示范
2025年初,136号文件横空出世,我国的新能源行业随之进入了旨在加快构建新型电力系统、推动新能源市场化进程的政策密集且深入的调整期。从政策过山车到市场马拉松,储能行业也正经历从"政策依赖"到"价值创造"的涅槃重生。这一过程不仅重构了储能行业底层逻辑,更催生了技术迭代、模式创新与生态重构的
北极星储能网获悉,5月22日,中建三局储能系统全套设备及系统采购供应中标候选人公示。项目位于云南省,一期项目建设100MW/400MWh全钒液流电池储能电站,计划2025年5月30日并网投入运营。二期项目建设200MW/800MWh全钒液流电池储能电站,计划2025年8月30日并网投入运营。第一中标候选人为永仁金永商贸
在过去的几年里,全钒液流电池凭借其本质安全、长时可靠等特性,赢得了产业界和资本市场的广泛认可。然而,其商业化进程仍面临初始成本过高的核心挑战。当时间来到2025年,锂电池储能中标价已接近0.4元/Wh,对比之下,液流电池亟需突破成本瓶颈。作为新型储能领域的重要技术路线,全钒液流电池无疑是一
北极星氢能网获悉,5月21日,上海市科学技术委员会发布《2025年度关键技术研发计划“新能源”项目申报指南》,征集范围包括:绿色燃料、可再生能源、新型储能、新型电力系统。其中绿色燃料领域包括电催化合成氨关键技术、质子交换膜电解水制氢高性能膜电极开发及批量化制造技术、阴离子交换膜电解水制
5月21日,南网储能梅州抽水蓄能电站二期首台机组首次成功以变频启动装置(SFC)拖动抽水调相(CP)工况启动,标志着梅蓄二期首台机组正式开启了机组的动态调试工作,进入了机组安装调试的新阶段。抽水蓄能电站以其快速响应和高效储能的特性,是电力系统“稳定器”和“调节器”。近年来,受限于上游蓄水
文/武魏楠2025年5月26日,江苏省电力交易中心发布了6月份集中竞价交易结果:此次交易总成交量为48.83亿千瓦时,成交价格为312.8元/兆瓦时。以江苏0.391元/兆瓦时的燃煤基准电价计算,312.8元/兆瓦时的价格已经触及1439号文中规定的中长期价格浮动下限(下浮20%)。该成交价格与2025年5月相比,环比降幅
北极星储能网获悉,5月26日,河南驻马店市政府与鹏辉能源达成战略合作,旨在新能源领域展开全面深度合作。合作内容包括新能源装备升级、固态电池产业化以及“豫产豫用”示范项目等。双方还将围绕“产业绿色转型和零碳城市建设”展开重点合作,推动源网荷储一体化,加速零碳示范场景如学校、医院、园区
近日,由鄂尔多斯实验室工业热储能团队联合清华大学魏飞-张晨曦团队共同研发的兆瓦时级高温固体颗粒储热中试装置在内蒙古准格尔旗大路工业园实现全流程贯通运行,首次完成“加热-储热-放热”全流程验证,并稳定产出符合工业标准的饱和热蒸汽,标志着这一新型储热技术取得了从实验室迈向工程化应用的突
2025年5月27日,泰国副总理兼能源部长披拉攀先生率高层代表团一行到访固德威技术股份有限公司(以下简称“固德威”)苏州全球总部,此行是泰国推动清洁能源转型、深化对华产业合作的重要举措。访问中,双方围绕中国新能源科技发展成果以及深化中泰绿色能源合作展开深入探讨。本次泰国高层代表团访华由中
5月27日,由郑州市工信局、郑州市发展和改革委员会、郑州市城乡建设局联合举办的2025第四届河南郑州氢能与燃料电池汽车产业发展大会暨第十三届郑州新能源汽车及光储充展览会(以下简称“展会”)在郑州国际会展中心隆重开幕。作为氢燃料商用车领域的先行者,宇通集团旗下客车、卡车、环卫产品组成的“
5月26日,安徽省发展改革委副主任、省能源局局长汪振宇在马鞍山市调研安徽科达新能源公司生产经营情况,并主持召开能源领域民营企业(马鞍山)座谈会。座谈会上,天能电池(马鞍山)新能源、信义光能、北京夏初科技、安徽科达新能源、马鞍山经纬新能源等能源与节能环保领域民营企业负责人先后发言,分
北极星储能网获悉,5月21日,交通运输部发布《交通运输部关于修改〈港口和船舶岸电管理办法〉的决定》解读。《交通运输部关于修改〈港口和船舶岸电管理办法〉的决定》解读近日,交通运输部公布了《关于修改〈港口和船舶岸电管理办法〉的决定》(交通运输部令2025年第2号,以下简称《办法》),自公布之
北极星储能网获悉,5月21日,中华人民共和国交通运输部发布关于修改《港口和船舶岸电管理办法》的决定。其中提出,将第十一条修改为:“具备受电设施的船舶(液货船除外),在沿海港口具备岸电供应能力的泊位靠泊超过3小时,在内河港口具备岸电供应能力的泊位靠泊超过2小时,且未使用有效替代措施的,
北极星储能网获悉,5月28日消息,青海省发改委及省能源局召开“能企直通车”座谈会,提到,介绍《青海省发挥绿电优势推动产业外向型发展实施方案(征求意见稿)》的起草背景,重点说明了优化绿电供应模式、提升储能调峰能力、提高绿电消费认证水平、健全绿电市场机制、开展碳排放核算、推进产业出口转型
北极星储能网获悉,5月24日,投资四川·攀枝花钒钛钢铁新材料投资推介会暨供需合作大会在成都举行。盐边与郑州天汇钒融储能科技有限公司、星链储能(四川)科技有限公司签约短流程制备钒电解液建设项目投资协议,项目总投资10亿元,预计建成达产后年产值约30亿元。短流程制备钒电解液建设项目选址位于
北极星储能网获悉,5月24日,投资四川·攀枝花钒钛钢铁新材料投资推介会暨供需合作大会在成都举行。盐边与郑州天汇钒融储能科技有限公司、星链储能(四川)科技有限公司签约短流程制备钒电解液建设项目投资协议,项目总投资10亿元,预计建成达产后年产值约30亿元。短流程制备钒电解液建设项目选址位于
5月27日,安徽省安庆市高新区源网荷储一体化(一期)2.5MW∣5MWh储能系统设备采购项目发布招标公告,招标人为安庆高新吉电能源有限公司。本项目建设内容为设计5MW/20MWh的储能电站,总占地约8.58亩,项目先行建设2.5MW/5MWh储能电站,并预留扩建接口。本项目作为安庆高新区源网荷储项目的配套设施建设
5月16日,广东省动力及储能电池标准化技术委员会(以下简称标委会)2024年年会在广东产品质量监督检验研究院总部召开。会议学习贯彻《广东省市场监督管理局专业标准化技术委员会管理办法》,审议通过了《广东省动力及储能电池标准化技术委员会2024年度工作报告》,以及由标委会归口、广东新型储能国家
北极星储能网获悉,5月27日,内蒙古巴彦淖尔市乌拉特中旗德岭山500千伏变电站电网侧储能项目PC总承包项目中标结果正式公布,中国水利水电第四工程局有限公司、许昌许继电科储能技术有限公司联合体以23288.4838万元中标该项目,折合单价0.582元/Wh。在此前的5月16日,该项目公布中标候选人。第一中标候
北极星储能网获悉,5月27日消息,由中铁广州局桥梁公司参建的佳航新能源产业园A区项目正式动工。佳航新能源产业园分两期建设,项目规划总建筑面积34.1万平方米,建成后可形成年产35GWh动力电池及储能电池的生产能力。
北极星储能网获悉,5月23日,黄桥经济开发区智慧储能电站项目中标候选人公示。项目招标人为江苏金桥建设有限公司,本工程拟利用江苏泰兴黄桥经济开发区内企业现有场地建设储能电站,规划安装容量为100MW/300MWh。本期储能电站采用全预制舱布量形式,户外放置100个3MWh储能电池舱。泰兴市盛秦电力设备有
5月26日,国家电投旗下临汾融临储能科技有限公司发布临汾经济开发区200MW/400MWh独立储能项目(二期100MW/200MWh)项目EPC总承包招标公告。本项目拟在山西省临汾市洪洞县甘亭镇郭堡村建设。总占地约50亩。储能建设规模为100MW/200MWh,储能电池采用磷酸铁锂电池,储能站电池系统及功率变换系统均采用户
5月26日,国家电投旗下广东峡能储能有限公司发布大埔峡能200MW/400MWh独立储能电站示范项目EPC总承包招标公告。本项目拟在广东省梅州市大埔县湖寮镇区域建设。总占地约36.14亩。储能建设规模为200MW/400MWh,储能电池采用磷酸铁锂电池,储能站电池系统及功率变换系统均采用户外预制舱布置方案。电站运
北极星储能网获悉,5月26日,科达利发布投资者关系活动记录表,主要围绕公司扩产进度、海外基地发展、降价影响、固态电池业务以及人形机器人市场布局等问题进行问答。在扩产方面,公司表示产能利用率保持较高水平,并将根据行业发展和客户需求动态调整战略。海外基地方面,匈牙利一期生产基地已投产,
北极星储能网获悉,5月23日,据公开平台显示,铁铬液流储能企业中海储能完成新一轮融资,此次融资由蚂蚁集团领投,君恒投资、北京昌平中小企业成长投资基金跟投,资金将主要用于技术研发及产能扩大。历史投资人为清流资本和红杉中国、经纬中国、源码资本等。据了解,中海储能成立于2020年,瞄准规模化
北极星储能网讯:5月21日,上海市科学技术委员会发布2025年度关键技术研发计划“新能源”项目申报指南,提到新型储能有储能电池本体技术、新型储能系统安全防护与智能测控技术2个方向可以申报。其中,高性能液流电池技术的考核指标为全钒液流电池额定功率≥70kW,体积功率密度≥160kW/m³,储能时长≥4
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!