液流电池性能

什么是液流电池?液流电池（Redox Flow Battery, RFB）是利用流动的液态电解液作为储能介质的一种储能技术。 这种设计的巧妙之处在于将能量的存储和转换过程物理上分离，使得液流电池可以在储能容量和功率上进行独立调整，从而在大规模长时储能领域的商业化应用中展现出卓越的灵活性。 此外，由于大部分液流电池选用的是水基电解液，这赋予了液流电池在防火抗爆方面的先天优势，保障了其出众的安全性。 目前，在液流电池技术中，全钒液流电池（VRFB）的商业化进程最为成熟，全球已有众多此类电池的示范项目。 然而，全球有限的钒储量，钒矿价格的不断攀升以及钒化合物较强的毒性都构成了VRFB商业化进程的重大挑战。. 水系液流电池有哪些缺点?以钒电池为代表的水系液流电池还面临着成本高和工作温度区间窄的缺点，阻碍了这类电池的产业化发展。 而近年来广泛研究的非水系液流电池，虽然电池电压一般高于2V，但由于活性物质的溶解度较低，并且缺乏合适的 离子导电 膜，短期内还看不到应用前景。 半固态流体电池以悬浮的固体物质浆料作为活性材料，具有发展高能量密度流体电池的潜力，但由于浆料的流动性差，有很多工程上的问题需要解决。. 全钒液流电池有哪些优点?全钒液流电池具有高能效、循环寿命长、响应时间短等特点，被认为是最有前途的大型电源之一。 全钒液流电池的优点是它们使用了四种不同的氧化态，阴极侧的V 4+ /V 5+ 和阳极侧的V 2+ /V 3+，从而减少了穿过膜的交叉效应。 全钒液流电池的结构是两个与电池相连的电解液储罐，由两个电极和中间的离子交换膜组成。 阳极液和阴极液在外部储罐中分离，通过泵在电池内循环。 综述正文中作者对全钒液流电池关键部分——电解液，离子交换膜，碳素电极和电池结构展开详细讨论，介绍了针对各个关键部分的改性优化策略和未来的发展方向（图2），并总结了目前全钒液流电池的商业化现状。 图2 (a)从海水和去离子水制备的电解液的循环伏安曲线。 (b)不同Cl − 浓度制备的电解液的放电容量性能。. 液流电池的效率指标有哪些?液流电池的效率指标（库伦效率、电压效率、能量效率）是评估其储能性能的核心参数。 对这三个指标的理解和分析，可以帮助我们更好地进行科学研究。 1. 库伦效率（Coulombic Efficiency, CE） 定义：充放电过程中实际释放的电荷量与输入电荷量的比值，反映活性物质的利用率和副反应程度。 例如，若充电100Ah后放电95Ah，则CE=95%。 2. 电压效率（Voltage Efficiency, VE） 定义：放电平均电压与充电平均电压的比值，反映电池极化（内阻、浓度梯度等）导致的能量损失。 例如，充电电压1.5V，放电电压1.4V，则VE≈93.3%。 3. 能量效率（Energy Efficiency, EE） 定义：放电能量与充电能量的比值，综合反映电荷和电压两方面的效率。. 水系/混合液流电池有哪些?根据电化学反应中活性物质的不同，水系/混合液流电池又分为 铁铬液流电池 、 全钒液流电池 、锌基液流电池、铁基液流电池等。 液流电池主要利用正负极两侧溶液中活性物质氧化还原状态的改变来实现充放电。 如下图所示，液流电池主要由电堆和两个电解液储罐构成。 电解液储存在电堆外部的储液罐中，通过泵输送至电堆内部，在电极处进行氧化还原反应，反应后的活性物质随着电解液流回外部储罐。 在阳极和阴极之间是隔膜，可选择性地允许支持电解质透过以保持电解质平衡。 01 铁铬液流电池 是最早被提出的液流电池技术，初期由美国能源部支持，由美国国家航空航天局（NASA）科学家进行研究。. 锂基混合液流电池的能量密度有多高?由于其 电极反应 的有效电子数为2，而碘离子的浓度可以达到 5~7 mol/L，这类电池的能量密度远远高于钒电池，实际测量达到167 W·h/L。 在报道中Nafion 115 被用作Zn2+的传递膜，但由于其 离子选择性 和电导率很低，造成电池实际工作中的极化比较大，所以电池的功率密度较低。 锂基混合液流电池是近来的一个研究热点。