Status aplikasi bateri tenaga baharu dan analisis pembangunannya (III)

Bateri Arus Cecair Vanadium

pengenalan

Dengan perhatian yang semakin meningkat kepada isu tenaga di seluruh dunia, baru tenaga teknologi bateri secara beransur-ansur menjadi keutamaan utama penyelidikan saintifik dan pembangunan industri di pelbagai negara di bawah latar belakang peralihan tenaga dan pembangunan mampan. Daripada bateri litium-ion tradisional kepada sel bahan api hidrogen yang lebih berpandangan ke hadapan, bateri aliran cecair, dsb., jenis bateri yang berbeza telah menunjukkan pelbagai prospek aplikasi dalam bidang storan kuasa dan kenderaan elektrik. Walau bagaimanapun, terdapat juga banyak cabaran dan batasan, seperti ketumpatan tenaga, hayat kitaran dan kos. Untuk menggalakkan pembangunan sumber tenaga baharu dengan lebih baik, siri ini akan menilai secara menyeluruh kelebihan, kelemahan dan senario aplikasi bagi setiap jenis teknologi bateri baharu arus perdana, menyediakan rujukan dan panduan berharga untuk penyelidik, pengamal industri, menggalakkan inovasi berterusan dalam bidang ini, dan menyumbang kepada pembangunan mampan tenaga global.

Rencana utama

Bateri aliran cecair semua-vanadium menggunakan ion vanadium daripada keadaan valens yang berbeza sebagai bahan aktif bateri, yang mengatasi masalah pencemaran silang elektrolit bateri aliran cecair. Disebabkan kelebihan reka bentuk berasingan tenaga dan kuasa bateri, keselamatan yang tinggi, dan hayat kitaran yang panjang, ia telah menjadi salah satu teknologi yang paling menjanjikan untuk penyimpanan tenaga berskala besar. ^[1].

Bateri vanadium menggunakan ion vanadium daripada keadaan valensi yang berbeza sebagai bahan aktif elektrolit, yang mengelakkan masalah pencemaran silang antara ion yang berbeza. Pada masa yang sama, keterbalikan elektrokimia antara keadaan valens yang berbeza bagi ion vanadium adalah tinggi dan polarisasi adalah kecil, yang sesuai untuk pengecasan pantas dan nyahcas dengan arus tinggi. Bateri vanadium sering digunakan untuk memuncak grid, sistem tenaga fotovoltaik dan angin berskala besar, dan sistem kuasa kecemasan. Bateri vanadium terutamanya terdiri daripada elektrolit, timbunan elektrik dan sistem peredaran. Penyelidik di seluruh dunia komited untuk menggunakan komposisi elektrolit yang stabil, bahan elektrod termaju sebagai elektrod positif dan negatif bateri untuk menambah baik dan mengoptimumkan prestasi bateri vanadium dan mengurangkan kos bateri vanadium.

Walau bagaimanapun, bateri aliran cecair semua-vanadium juga mempunyai kecacatan tertentu. Pertama, produk sampingan memerlukan rawatan yang tinggi dan menghasilkan V2O5, yang merupakan bahan kimia yang sangat toksik. Kedua, kosnya tinggi, bateri vanadium 5kW semasa hanya kos bahan boleh melebihi 400,000 dolar. Di samping itu, tertakluk kepada had atas keterlarutan ion dalam elektrolit, ketumpatan tenaga khusus bateri vanadium adalah rendah, dan teknologi sukar untuk ditembusi. Jumlah bateri vanadium tenaga yang sama boleh sehingga 3-5 kali bateri litium, jisim 2-3 kali. Oleh itu, bateri vanadium hanya boleh digunakan pada sistem penyimpanan tenaga statik, dan sukar untuk digunakan pada kenderaan elektrik, produk elektronik dan bidang lain. ^[2].

Oleh kerana kelebihan sedia ada bateri aliran semua-vanadium dan pelbagai aplikasi, ia telah menarik banyak perhatian di dunia, dan perindustrian mereka telah dinaikkan ke tahap perhatian strategik oleh negara-negara barat, dan di beberapa negara. dan kawasan, bateri aliran semua-vanadium telah mencapai tahap operasi komersial. Pada masa hadapan, titik panas penyelidikan bateri semua aliran vanadium memberi tumpuan kepada meningkatkan prestasi bahan elektrod, membangunkan membran dan elektrolit pertukaran ion berkos rendah, sangat selektif, tahan lama dengan kepekatan tinggi, kekonduksian tinggi dan kestabilan tinggi, meningkatkan kestabilan, tenaga khusus dan kecekapan penukaran tenaga bateri, dan menggalakkan perindustrian bateri aliran semua-vanadium. Di samping itu, ia juga perlu mengukuhkan penyelidikan kinetik tindak balas elektrod ion vanadium, teori elektrolit, diafragma baru dan kawasan asas lain, supaya dapat menyediakan asas yang lebih kukuh untuk penyelidikan dan pembangunan bateri semasa cecair semua-vanadium. Kekangan pada pembangunan bateri semasa cecair semua-vanadium adalah masih faktor kos yang tinggi, terutamanya stesen simpanan tenaga boleh digunakan dalam tangga bateri kuasa kenderaan elektrik terpakai, tetapi juga menguatkan kos tinggi semua-vanadium cecair bateri semasa kelemahan. Mengikut statistik yang tidak lengkap, kos semasa bateri semasa cecair semua-vanadium adalah kira-kira 3-3.2 yuan / Wh, berbanding dengan kos purata bateri litium ckekangan pada pembangunan bateri semasa cecair semua-vanadium masih merupakan faktor kos yang tinggi, terutamanya stesen simpanan tenaga boleh digunakan dalam tangga bateri kuasa kenderaan elektrik terpakai, tetapi juga menguatkan kos tinggi arus cecair semua-vanadium Kelemahan bateri: hanya 1.2-1.5 yuan / Wh, kira-kira 40% daripada bateri semasa cecair semua-vanadium. Walaupun kos semasa bateri aliran redoks semua-vanadium agak tinggi, berbanding dengan trend sejarah harga bateri litium, kos bateri aliran redoks semua-vanadium berkemungkinan menjunam apabila skala mengembang.

Rujukan:

[1]刘涛,葛灵,Zhang Yimin.Arah aliran kemajuan dan pembangunan teknologi utama untuk bateri aliran redoks semua-vanadium[J].Metalurgi China,2023,33(04):1-8+133.DOI:10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20221005

[2]Xie Congxin,郑琼,Li Xianfeng et al..Kemajuan terkini dalam teknologi bateri aliran[J].Sains dan Teknologi Penyimpanan Tenaga,2017,6(05):1050-1057.