Starea aplicației bateriei noi și analiza dezvoltării acesteia (III)

Baterie cu curent lichid cu vanadiu

Introducere

Odată cu atenția din ce în ce mai mare acordată problemelor energetice la nivel mondial, nou energie tehnologiile bateriilor au devenit treptat prioritatea principală a cercetării științifice și dezvoltării industriale în diferite țări, în contextul tranziției energetice și al dezvoltării durabile. De la bateriile tradiționale cu litiu-ion până la celulele de combustibil cu hidrogen mai avansate, bateriile cu flux lichid etc., diferitele tipuri de baterii au arătat o gamă largă de perspective de aplicare în domeniile stocării energiei și vehiculelor electrice. In orice caz, sunt si multi provocări și limitări, cum ar fi densitatea energiei, ciclul de viață și costul. Pentru a promova mai bine dezvoltarea de noi surse de energie, această serie va evalua cuprinzător avantajele, dezavantajele și scenariile de aplicare ale fiecărui tip de tehnologie curentă a bateriilor noi, va oferi referințe și îndrumări valoroase pentru cercetători, practicieni din industrie, va promova inovația continuă în acest domeniu, și contribuie la dezvoltarea durabilă a energiei globale.

articolul principal

Bateriile cu flux lichid total vanadiu folosesc ioni de vanadiu cu diferite stări de valență ca substanțe active ale bateriilor, ceea ce depășește problema contaminării încrucișate a electrolitului bateriei cu flux lichid. Datorită avantajelor proiectării separate a energiei și puterii bateriei, siguranței ridicate și duratei de viață lungi, aceasta a devenit una dintre cele mai promițătoare tehnologii pentru stocarea energiei pe scară largă. ^[1].

Bateriile cu vanadiu folosesc ioni de vanadiu cu diferite stări de valență ca substanțe active ale electrolitului, ceea ce evită problema contaminării încrucișate între diferiți ioni. În același timp, reversibilitatea electrochimică între diferitele stări de valență ale ionilor de vanadiu este mare, iar polarizarea este mică, ceea ce este potrivit pentru încărcare și descărcare rapidă cu curent ridicat. Bateriile cu vanadiu sunt adesea folosite pentru vârful rețelei, sisteme fotovoltaice și eoliene la scară largă și sisteme de alimentare de urgență. Bateriile cu vanadiu sunt compuse în principal din electrolit, stivă electrică și sistem de circulație. Cercetătorii din întreaga lume se angajează să utilizeze o compoziție stabilă de electroliți, materiale avansate pentru electrozi ca electrozi pozitivi și negativi ai bateriilor pentru a îmbunătăți și optimiza performanța bateriilor cu vanadiu și a reduce costul bateriilor cu vanadiu.

Cu toate acestea, bateriile cu flux lichid integral vanadiu au și anumite defecte. În primul rând, subprodusele necesită un tratament ridicat și produc V2O5, care este o substanță chimică extrem de toxică. În al doilea rând, costul este mare, costul materialului actual al bateriei cu vanadiu de 5 kW poate fi mai mare de 400.000 de dolari. În plus, sub rezerva limitei superioare a solubilității ionilor în electrolit, densitatea energetică specifică a bateriei cu vanadiu este scăzută, iar tehnologia este dificil de avansat. Aceeași energie de volum a bateriei cu vanadiu poate fi de până la 3-5 ori mai mare decât a bateriei cu litiu, masa de 2-3 ori. Prin urmare, bateriile cu vanadiu pot fi aplicate numai sistemelor de stocare a energiei statice și sunt dificil de aplicat vehiculelor electrice, produselor electronice și altor domenii. ^[2].

Datorită avantajelor inerente ale bateriilor cu flux integral de vanadiu și ale unei game largi de aplicații, acestea au atras o mare atenție în lume, iar industrializarea lor a fost ridicată la un nivel strategic de atenție de către țările occidentale și în unele țări. și regiuni, bateriile cu flux integral de vanadiu au atins nivelul de funcționare comercială. În viitor, punctele fierbinți ale cercetării bateriilor cu flux integral de vanadiu se concentrează pe îmbunătățirea performanței materialelor electrozilor, dezvoltarea membranelor schimbătoare de ioni cu preț redus, foarte selective, cu durată lungă de viață și electroliți cu concentrație ridicată, conductivitate ridicată și stabilitate ridicată, îmbunătățirea stabilitatea, energia specifică și eficiența conversiei energiei bateriei și promovarea industrializării bateriei cu flux integral de vanadiu. În plus, ar trebui să consolideze, de asemenea, cercetarea cineticii reacției electrodului cu ioni de vanadiu, teoria electroliților, noua diafragmă și alte domenii de bază, astfel încât să ofere o bază mai solidă pentru cercetarea și dezvoltarea bateriei cu curent lichid integral vanadiu. Constrângeri privind dezvoltarea bateriilor cu curent lichid integral vanadiu sunt încă factorul de cost ridicat, în special stația de stocare a energiei poate fi utilizată în scara bateriei de putere a vehiculului electric la mâna a doua, dar, de asemenea, amplifica costul ridicat al dezavantajelor bateriilor de curent lichid all-vanadiu. Conform statisticilor incomplete, costul curent al bateriei cu curent lichid integral vanadiu este de aproximativ 3-3,2 yuani/Wh, în comparație cu costul mediu al bateriilor cu litiu cconstrângerile privind dezvoltarea bateriilor de curent lichid integral vanadiu este încă factorul de cost ridicat, în special stația de stocare a energiei poate fi utilizată în scara bateriei de alimentare a vehiculului electric la mâna a doua, dar, de asemenea, amplifica costul ridicat al curentului lichid integral de vanadiu Bateriile dezavantaje fie doar 1,2-1,5 yuani / Wh, aproximativ 40% din total-vanadiu baterie curent lichid. Deși costul actual al bateriilor cu flux redox cu tot vanadiu este relativ mare, în comparație cu tendința istorică a prețurilor bateriilor cu litiu, costul bateriilor cu flux redox cu tot vanadiu este probabil să scadă pe măsură ce scara se extinde.

Referinte:

[1]刘涛,葛灵,Zhang Yimin.Progresul și tendințele de dezvoltare ale tehnologiilor cheie pentru bateriile cu flux redox tot vanadiu[J].Metalurgia Chinei,2023,33(04):1-8+133.DOI:10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20221005

[2]Xie Congxin,郑琼,Li Xianfeng și colab..Cele mai recente progrese în tehnologia bateriei cu flux[J].Știința și tehnologia stocării energiei,2017,6(05):1050-1057.