Kaedah untuk meningkatkan prestasi suhu rendah bateri aliran

Kaedah untuk meningkatkan prestasi suhu rendah bateri aliran

Kecekapan bateri aliran cecair akan berkurangan dengan ketara pada suhu rendah, dan ion vanadium divalen akan memendakan dalam elektrolit vanadium pada suhu rendah, menjejaskan prestasi dan hayat bateri dengan serius. Faktor utama yang menyebabkan prestasi lemah bateri aliran cecair pada suhu rendah ialah:

1. Pada suhu rendah, kelikatan elektrolit meningkat, mengakibatkan kekonduksian berkurangan;

2. Pada suhu rendah, galangan pemindahan cas pada antara muka elektrod/diafragma meningkat;
Pada suhu rendah, kadar penghijrahan bahan aktif dalam elektrolit berkurangan, dan polarisasi elektrod meningkat.
Kaedah berkesan untuk meningkatkan prestasi suhu rendah bateri aliran dicadangkan terutamanya dari aspek elektrod, elektrolit dan parameter operasi.

1. Elektrod

Sebagai tapak tindak balas bahan aktif, aktiviti elektrod, kekonduksian, kebolehmampatan, keliangan, kebolehtelapan dan parameter prestasi lain secara langsung berkaitan dengan prestasi timbunan bateri. Antaranya, aktiviti elektrod paling ketara dipengaruhi oleh suhu. Dalam bateri aliran vanadium, aktiviti elektrod negatif yang lemah adalah faktor utama yang menyekat peningkatan lagi prestasi bateri aliran vanadium. Pada masa ini, kebanyakan elektrod bateri aliran menggunakan grafit dirasakan sebagai elektrod. Terasa grafit ialah bahan berliang.

Sebagai elektrod, ia boleh meningkatkan luas permukaan khusus elektrod dan juga boleh digunakan sebagai lapisan resapan. Teras grafit biasa mempunyai aktiviti elektrod yang lemah. Walaupun selepas rawatan suhu tinggi, aktiviti elektrod tidak dapat dilakukan dengan baik. Pada masa ini, kerja penyelidikan utama tertumpu kepada pengubahsuaian dan pengubahsuaian elektrod, terutamanya aktiviti elektrod negatif perlu diperbaiki.

Cara utama untuk meningkatkan aktiviti elektrokimia bahan elektrod negatif pada suhu rendah ialah mengubah suai elektrod. Elektrod diubah suai dengan pemangkin (seperti wayar nano TiN, TiC, MnO2, OTiB2, TixOy), dan aktiviti elektrod diperbaiki dengan salutan permukaan dan pemendapan pada elektrod, yang mengurangkan polarisasi elektrokimia bateri dan tindak balas sampingan bateri pada penghujung cas dan nyahcas.

2. Elektrolit

Sebagai tempat penyimpanan bahan aktif dalam bateri aliran, elektrolit ialah unit kapasiti bateri aliran. Kekonduksian elektrolit meningkat dengan peningkatan suhu, dan kelikatan berkurangan dengan peningkatan suhu. Prestasi komprehensif bateri boleh dioptimumkan dengan meningkatkan keadaan valens komprehensif elektrolit dan meningkatkan isipadu elektrolit elektrod negatif. Lihat pengaruh keadaan elektrolit elektrod negatif bateri aliran ke atas prestasi bateri.

Untuk elektrolit bateri vanadium, elektrolit elektrod negatif mudah dimendakan pada suhu rendah, kestabilan elektrolit elektrod negatif adalah lemah pada suhu rendah, dan kelikatan meningkat dan kekonduksian berkurangan. Pada masa ini, cara utama untuk meningkatkan prestasi suhu rendah melalui elektrolit ialah:

1) Mengoptimumkan komposisi pelarut, dengan mengoptimumkan nisbah kepekatan ion asid sulfurik-vanadium, untuk meningkatkan kestabilan elektrolit elektrod negatif pada suhu rendah;
2) Membangunkan elektrolit asid campuran, seperti asid hidroklorik-asid sulfurik elektrolit vanadium.
3) Bahan tambahan, seperti garam tak organik, asid organik, dan lain-lain, melalui bahan tambahan, memusnahkan mekanisme pemendakan/kerpasan untuk meningkatkan halangan kerpasan/kerpasan.

3. Parameter operasi
Parameter operasi bateri aliran terutamanya termasuk mod cas dan nyahcas, kadar aliran elektrolit, suhu, SOC, dll. Prestasi aliran bateri boleh dipertingkatkan dengan melaraskan dan mengoptimumkan parameter operasi. Contohnya, pada penghujung cas dan nyahcas, kadar aliran elektrolit ditingkatkan untuk meningkatkan kapasiti bateri dan penggunaan elektrolit.

Cara utama untuk meningkatkan prestasi aliran bateri pada suhu rendah dengan mengoptimumkan parameter operasi ialah:

1) Meningkatkan kadar aliran elektrolit, secara aktif meningkatkan resapan elektrolit, mengurangkan polarisasi kepekatan elektrolit pada elektrod, mengurangkan impedans resapan, dan meningkatkan prestasi bateri aliran;

2) Kawal SOC dan kendalikan bateri aliran pada SOC rendah sebanyak mungkin. Pada suhu rendah, kestabilan elektrolit elektrod negatif merosot. Dengan mengurangkan kepekatan ion vanadium divalen pada elektrod negatif, risiko pemendakan ion vanadium divalen dikurangkan;

3) Kurangkan ketumpatan cas dan nyahcas (kuasa). Pada suhu rendah, prestasi elektrokimia berkurangan, dan terdapat risiko bahawa bateri aliran cecair tidak dapat beroperasi secara normal di bawah ketumpatan tinggi. Dengan mengawal mod cas dan nyahcas, pengecasan dan nyahcas berkuasa tinggi (ketumpatan) tidak dilakukan pada suhu rendah. Selepas berjalan untuk satu tempoh masa, haba yang dijana digunakan untuk meningkatkan suhu sebelum mengecas dan menyahcas kuasa tinggi.