钒电池调查研究报告.pdf

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钒电池调研报告

1.钒电池的概念及原理

1.1.钒电池定义

钒电池全称为全钒氧化复原液流电池〔VanadiumRedo*

Battery，缩写为VRB〕，是一种活性物质呈循环流动液态的氧化

复原电池。

1.2.钒电池的特点

a)能量存储于电解液中，增加电解液储罐的体积或者提高电解液

的浓度均可增加电池容量。即对于一样功率输出的钒电池，可

根据需求任意调整容量。非常适合大容量储能应用；

b)输出功率由电池堆中参与反响的面积决定，可通过增加或减少

单电池和不同电池组串连和并联调整满足不同功率需求，目前

美国商业化示运行的钒电池的功率已达6000kW；

c)充放电不涉及固相反响，电解液的理论使用寿命无限，可以长

期使用。铅酸蓄电池充电过程中，溶液中的铅离子转化为固态

氧化铅沉积在电极外表，放电过程中固态氧化铅电极重新溶解

进入液相，充放电过程伴随极板物质的液相/固相转化。为了

保证固态氧化铅电极晶型的稳定性，电池充放电程度需要严格

控制；电极构造的变化导致电化学性能逐渐劣化，原理上决定

了有限的充放电循环和电池寿命；

d)反响速度快，可在瞬间启动，在运行过程中充放电状态切换只

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需要0.02秒，响应速度1毫秒；

e)理论充放电时间比为1：1(实际运行1.5-1.7：1)，支持频繁

大电流充放电，深度充放电对电池寿命影响不大，充放电状态

下电池正、负极活性物质均为液相，不会出现镍氢电池、锂离

子电池等蓄电池因电极上枝状晶体的生长而将隔膜刺破导致

电池短路的危险；

f)电池堆可与电解液相别离，存储于电解液中的能量可长期保存，

不会因自放电损耗；

g)能量循环效率高，充放电能量转换效率达75%以上，远高于铅

酸电池的45%。电解液在充放电过程中不消耗，重复充放电不

影响电池容量；

h)能量的存储量可以准确地测量出来；

i)正负极使用同一种金属离子的电解液，防止了电解液穿插污染

问题，提高了电池的效率和寿命；

j)电解液的流动性，可使电池组中各个单电池状态根本一致，可

靠性高；

k)可以通过增加电解液或更换电解液的方式增加系统运行时间。

通过更换电解液，可实现瞬间再充电，类似于汽车加油；

l)构造简单，更换和维修容易，使用费用低廉，维护工作量小；

m)可全自动封闭运行，无噪音，无污染，维护简单，运营本钱低；

n)可以同时对系统充电和放电，充放电方式可以根据不同的应用

需求进展调整。可以同时有一种或多种电输入，也可以输出多

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种电压。如可以用串联电池组的电压放电，而充电则可以在电

池堆的另一局部用不同的电压进展。

o)系统使用寿命长，充放循环寿命可超过10000次，远远高于固

定型铅酸电池的1000次。目前加拿大VRBPowerSystems商

业化示运行时间最长的钒电池模块已正常运行超过9年，充放

循环寿命超过18000次；

p)平安性高：钒电池无潜在的爆炸或着火危险，即使将正、负极

电解液混合也无危险，只是电解液温度略有升高；

q)除离子膜外，材料价格廉价，来源丰富，不需要贵金属作电极

催化剂，本钱低。批量化生产后本钱甚至低于铅酸电池；

r)电解液可长期使用，没有污染排放，对环境友好。

1.3.钒电池的工作原理

全钒液流电池是一种新型储能和高效转化装置，将不同价态

的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质，分别储存在各自

的电解液储罐中，通过外接泵把电解液泵入电池堆体，使其在不

同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用离子交换膜作

为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极外