Structura stivei bateriei cu flux de vanadiu

Structura stivei bateriei cu flux de vanadiu

The sistem de stocare a energiei bateriei cu flux lichid de vanadiu este compus în principal dintr-o stivă de baterii, o unitate de stocare și alimentare cu electroliți, un sistem de gestionare a bateriei, un sistem de conversie a energiei, un sistem de gestionare a energiei etc. Stiva de baterii este componenta cea mai critică a unei baterii cu flux de lichid vanadiu (VRFB) și determină puterea VRFB.

1. Structura de bază

The Stiva VRFB este de obicei asamblat din mai multe sau zeci de celule individuale sub forma unui filtru presa. Componentele sale principale includ: plăci de capăt, plăci de ghidare, colectoare de curent, plăci bipolare, rame de electrozi, electrozi, membrane de conducție ionică și materiale de etanșare. În general, celulele individuale sunt conectate în serie, cu electrozii pozitivi și negativi între două celule adiacente conectate prin plăci bipolare, iar colectorii de curent tensiunea de ieșire la ambele capete ale stivei, formând astfel o stivă VRFB cu un anumit nivel de tensiune. Curentul de lucru al stivei este determinat de densitatea curentului de funcționare real și de zona electrodului, numărul de celule individuale în serie din stivă determină tensiunea de ieșire și puterea stivei, iar densitatea de putere nominală a stivei este determinată de densitatea nominală a curentului de lucru și tensiunea unei singure celule.

2. Distribuția electrolitului
Pentru VRFB, distribuția fluxului de electrolit în interiorul bateriei este un factor cheie care afectează performanța stivei de baterii. Electrolitul curge în conducta de admisie a stivei de baterii, intră în conducta comună și curge în canalele de curgere ramificate din cadrul electrodului fiecărei celule în paralel, unul câte unul, apoi curge prin electrod pentru a participa la reacția electrochimică, și apoi curge din stiva de baterii prin canalul de curgere a ramificației de ieșire și conducta comună. Dintre acestea, factorul care are cel mai mare impact asupra performanței stivei de baterii este fluxul de electrolit în conducta de ramificație în cadrul electrodului și electrod. Dacă electrolitul din electrod este distribuit inegal, va produce o polarizare de concentrație mare, reducând densitatea curentului de lucru al stivei de baterii.

Conducta comună este responsabilă pentru conectarea fiecărei baterii din stiva de baterii și joacă rolul de a distribui uniform electrolitul la fiecare baterie. Prin urmare, selectarea formei sale de curgere și designul parametrilor săi structurali afectează în mod direct uniformitatea distribuției electrolitului în electrod, afectând astfel uniformitatea tensiunii stivei de baterie și afectând în continuare performanța, stabilitatea și durata de viață a bateriei. stivă.

3. Materiale și structuri de etanșare
VRFB folosește o membrană conducătoare de ioni pentru a separa electroliții pe părțile pozitive și negative. Tehnologia de etanșare este necesară în stiva de baterii pentru a împiedica electroliții de pe cele două părți să pătrundă unul în celălalt, pentru a reduce eficiența coulombică și a capacității de stocare a energiei a stivei de baterii și pentru a îmbunătăți siguranța operațională. În același timp, este necesară și tehnologia de etanșare pentru a preveni scurgerea electrolitului în exteriorul stivei de baterii. Materialul de etanșare utilizat în mod obișnuit pentru VRFB este materialul de cauciuc, care trebuie să aibă o rezistență excelentă la coroziune, stabilitate chimică și elasticitate.

4. Integrarea bateriei
Plăcile bipolare, etanșările, ramele de electrozi, electrozii, membranele conductoare de ioni, electrozii, cadrele de electrozi, etanșările etc. sunt stivuite împreună pentru a forma o singură celulă de VRFB. Câteva sau zeci de celule individuale sunt stivuite împreună în felul unui filtru presă, iar colectoarele de curent și plăcile de capăt sunt instalate pe ambele părți pentru a asambla o stivă de baterii VRFB. Procesul de asamblare a bateriei este împărțit în principal în două etape:

① Poziționare. Componentele stivei bateriei cresc semnificativ odată cu creșterea numărului de celule individuale. O stivă de baterii de 30 kW este de obicei compusă din aproximativ 50 de celule unice și există sute de componente. Asamblarea acestor componente una câte una în funcție de structura de poziționare poate evita alinierea greșită pentru a asigura distribuția uniformă a electrolitului și pentru a preveni scurgerile.

② Uniformitatea presiunii de asamblare. Când presa este presurizată, paralelismul suprafeței de presiune și a plăcii de capăt și viteza de presurizare sunt extrem de importante. Paralelismul slab sau viteza de rulare prea mare va cauza deformarea stivei bateriei și chiar ejectarea componentelor.