什么是釩電池,釩電池的優(yōu)缺點(diǎn)
釩電池市場前景怎么樣?這是很多人都很關(guān)心的問題。釩電池全稱為全釩氧化還原液流電池，是一種活性成分呈循環(huán)流動液態(tài)的氧化還原電池。與別的新能源技術(shù)相比較，全釩液流電池新能源技術(shù)因其堅(jiān)固耐用、規(guī)模較大、安全靠譜等突出的優(yōu)勢，成為規(guī)模儲能的首選技術(shù)之一。下面量能鋰電池小編就對釩電池工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)做一下介紹，一起來看看吧!
什么是釩電池
什么是釩電池，釩電池又可以稱之為全釩氧化還原液流電池，簡稱為釩電池(Vanadium Redox Battery，縮寫為VRB)，是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動液態(tài)的氧化還原電池。研究的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料采用的導(dǎo)電介質(zhì)分為有機(jī)和無機(jī)兩大類。在電場的作用下，摻雜金屬粒子有可能遷移至復(fù)合材料表面，進(jìn)入電解液。全釩氧化還原液流電池的電解液，在充放電過程中伴隨強(qiáng)烈的氧化還原反應(yīng)，金屬粒子會與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此具有化學(xué)惰性的碳素材料適合作為釩電池集流體的摻雜介質(zhì)。
全釩氧化還原液流(VRB)電池是一種環(huán)保及大容量可深度充放電的儲能電池。VRB不僅可以作為太陽能、風(fēng)能等可再生能源的發(fā)電系統(tǒng)配套儲能設(shè)備，而且還可以作為電網(wǎng)的調(diào)峰裝置，提高輸電質(zhì)量，保障電網(wǎng)安全，已在日本、美國、加拿大和澳大利亞等國得到示范運(yùn)行。
雙極板作為VRB的主要部件之一，具有收集電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的電流以及分隔正負(fù)極電解液的作用。VRB中，電解液為釩離子的硫酸溶液，具有很強(qiáng)的腐蝕性;同時，V5+具有較強(qiáng)的氧化性，因此雙極板除具有良好的導(dǎo)電性之外，還必須具有很強(qiáng)的耐化學(xué)和電化學(xué)腐蝕性。常用的雙極板是碳素復(fù)合材料，它是碳材料和高分子的混合物。常用的高分子有聚乙烯、尼龍、聚丙烯(PP)、橡膠修飾的聚丙烯、聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯等，高分子的加入可以幫助導(dǎo)電填料形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)骨架，并提高雙極板的耐腐蝕性能。最近的報(bào)道中氟橡膠材料較為常見，但是用氟橡膠作為基體材料加工成型難度較高且制得的雙極板的導(dǎo)電性能并不高，這將直接影響VRB的能量效率。
為保證導(dǎo)電填料在雙極板內(nèi)有很好的分散性，這就要求在選擇高分子時除了考慮高分子本身具有良好的耐化學(xué)腐蝕性和電化學(xué)腐蝕性外，還必須考慮高分子與導(dǎo)電填料之間的相容性。在VRB中雙極板的腐蝕主要是化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的活性氧原子對碳的侵蝕，如果石墨與高分子之間結(jié)合緊密，則碳的流失將在一定程度上得到降低。
馬來酸酐接枝聚丙烯(g-PP)是在非極性的分子主鏈上引入了強(qiáng)極性的側(cè)基馬來酸酐，能夠增進(jìn)極性材料與非極性材料粘接性和相容性，從而增強(qiáng)導(dǎo)電填料在高分子基體中的分散，提高導(dǎo)電塑料的導(dǎo)電性能和耐腐蝕性能。
釩電池的優(yōu)點(diǎn)
1.釩電池可充放電頻次巨大，釩電池的能量密度也大
可充放電頻次巨大，本質(zhì)上壽命是無數(shù)次。充放電時間比為1：1，而鉛酸電池是4：1。并且釩電池充、放切換響應(yīng)速度快，小于20毫秒，十分有益于均衡供電。能量效率高，直流對直流能量效率可以達(dá)到80%以上，而鉛酸電池只有60%左右。釩電池組中的各個單位電池狀態(tài)基本一致，維護(hù)簡單方便。
2.釩電池的充放電性能強(qiáng)、好
充、放電性能好，也可以進(jìn)行大功率的充電和放電，也可以允許浮充和深度放電。對鉛酸蓄電池來說，放電電流越大，電池的壽命越短;放電深度越深，電池的壽命也越短。而釩電池放電深度即使達(dá)到100%，不會對電池產(chǎn)生影響。并且釩電池不易發(fā)生短路。這就避免了因短路而引起的爆炸等安全問題。
3.釩電池壽命長
壽命長：由于釩電池的正、負(fù)極活性物質(zhì)只分別存在正、負(fù)極電解液中，充放電時無其它電池常有的物相變化，可深度放電而不損傷電池，電池使用壽命長。加拿大VRBPowerSystems商業(yè)化示范運(yùn)行時間最長的釩電池模塊已正常運(yùn)轉(zhuǎn)超過9年，充放循環(huán)壽命超過18000次，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于固定型鉛酸電池的1000次
釩電池的缺點(diǎn)
1.釩電池成本相對高
釩電池成本過高。以一個五千瓦電池為例，電解液(一立方，1.8mol/L)17萬、控制系統(tǒng)10萬、隔膜7萬、板框4萬、石墨板1.5萬、泵0.7萬、碳?xì)?.4萬，總共40.6萬，這也是主要材料成本，沒計(jì)入次要材料成本和人工成本。所以，一個五千瓦釩電池的成本在四十萬以上，超出完全相同規(guī)格型號鉛酸電池的成本數(shù)倍。
2.釩電池不環(huán)保
環(huán)境保護(hù)的角度來講，釩電池根本就不環(huán)境保護(hù)，配置電解液用到的原料、正極沉淀以及泄漏的正極液經(jīng)風(fēng)干后形成的薄層都有一樣完全相同東西，那就是五氧化二釩，還是一種劇毒品。
