Methoden voor het verbeteren van de prestaties bij lage temperaturen van flowbatterijen

Methoden voor het verbeteren van de prestaties bij lage temperaturen van flowbatterijen

De efficiëntie van vloeistofstroombatterijen zal aanzienlijk worden verminderd bij lage temperaturen, en tweewaardige vanadiumionen zullen bij lage temperaturen neerslaan in vanadiumelektrolyten, wat de prestaties en levensduur van de batterij ernstig zal beïnvloeden. De belangrijkste factoren die slechte prestaties van vloeistofstroombatterijen bij lage temperaturen veroorzaken, zijn:

1. Bij lage temperaturen neemt de viscositeit van de elektrolyt toe, wat resulteert in een verminderde geleidbaarheid;

2. Bij lage temperaturen neemt de ladingsoverdrachtsimpedantie op het grensvlak tussen elektrode en membraan toe;
Bij lage temperaturen neemt de migratiesnelheid van actieve stoffen in de elektrolyt af en neemt de polarisatie van de elektrode toe.
Effectieve methoden om de prestaties van flowbatterijen bij lage temperaturen te verbeteren, worden voornamelijk voorgesteld vanuit de aspecten van elektroden, elektrolyten en bedrijfsparameters.

1. Elektroden

Als reactieplaats van actieve stoffen zijn de activiteit, geleidbaarheid, samendrukbaarheid, porositeit, permeabiliteit en andere prestatieparameters van de elektrode direct gerelateerd aan de prestaties van de batterijstapel. Onder hen wordt de elektrodeactiviteit het meest significant beïnvloed door de temperatuur. Bij vanadiumstroombatterijen is de slechte activiteit van de negatieve elektrode de belangrijkste factor die de verdere verbetering van de prestaties van vanadiumstroombatterijen beperkt. Momenteel gebruiken de meeste stroombatterij-elektroden grafietvilt als elektroden. Grafietvilt is een poreus materiaal.

Als elektrode kan het het specifieke oppervlak van de elektrode vergroten en kan het ook als diffusielaag worden gebruikt. Gewoon grafietvilt heeft een slechte elektrodeactiviteit. Zelfs na behandeling bij hoge temperatuur kan de elektrodeactiviteit niet goed worden uitgeoefend. Momenteel is het belangrijkste onderzoekswerk gericht op elektrodemodificatie en -modificatie, vooral de activiteit van de negatieve elektrode moet worden verbeterd.

De belangrijkste manier om de elektrochemische activiteit van negatieve elektrodematerialen bij lage temperaturen te verbeteren, is door de elektroden te modificeren. De elektroden zijn gemodificeerd met katalysatoren (zoals TiN-nanodraden, TiC, MnO2, OTiB2, TixOy) en de elektrode-activiteit wordt verbeterd door oppervlaktecoating en afzetting op de elektroden, waardoor de elektrochemische polarisatie van de batterij en de nevenreacties van de batterij worden verminderd. batterij aan het einde van het laden en ontladen.

2. Elektrolyt

Als opslagplaats voor actieve stoffen in flowbatterijen is het elektrolyt de capaciteitseenheid van flowbatterijen. De geleidbaarheid van de elektrolyt neemt toe bij toenemende temperatuur, en de viscositeit neemt af bij toenemende temperatuur. De uitgebreide prestaties van de batterij kunnen worden geoptimaliseerd door de uitgebreide valentietoestand van de elektrolyt te vergroten en het volume van de negatieve elektrode-elektrolyt te vergroten. Bekijk de invloed van de toestand van de negatieve elektrode-elektrolyt van de flow-batterij op de batterijprestaties.

Voor vanadiumbatterij-elektrolyten is de negatieve elektrode-elektrolyt gemakkelijk te precipiteren bij lage temperaturen, de stabiliteit van de negatieve elektrode-elektrolyt is slecht bij lage temperaturen en de viscositeit neemt toe en de geleidbaarheid neemt af. Momenteel zijn de belangrijkste manieren om de prestaties bij lage temperaturen door middel van elektrolyten te verbeteren:

1) Het optimaliseren van de samenstelling van het oplosmiddel, door het optimaliseren van de concentratieverhouding van zwavelzuur-vanadiumionen, om de stabiliteit van de negatieve elektrode-elektrolyt bij lage temperaturen te verbeteren;
2) Ontwikkeling van gemengde zure elektrolyten, zoals vanadiumelektrolyten van het zoutzuur-zwavelzuursysteem.
3) Additieven, zoals anorganische zouten, organische zuren, enz., vernietigen via additieven het precipitatie-/precipitatiemechanisme om de precipitatie-/precipitatiebarrière te vergroten.

3. Bedrijfsparameters
De bedrijfsparameters van flowbatterijen omvatten voornamelijk de laad- en ontlaadmodus, de stroomsnelheid van het elektrolyt, temperatuur, SOC, enz. De prestaties van flowbatterijen kunnen worden verbeterd door de bedrijfsparameters aan te passen en te optimaliseren. Aan het einde van het laden en ontladen wordt bijvoorbeeld de elektrolytstroomsnelheid verhoogd om de batterijcapaciteit en het elektrolytverbruik te vergroten.

De belangrijkste manieren om de prestaties van flowbatterijen bij lage temperaturen te verbeteren door de bedrijfsparameters te optimaliseren zijn:

1) Verhoog de stroomsnelheid van de elektrolyt, verhoog actief de diffusie van de elektrolyt, verminder de concentratiepolarisatie van de elektrolyt op de elektrode, verminder de diffusie-impedantie en verbeter de prestaties van de stroombatterij;

2) Beheers de SOC en gebruik de flowbatterij zoveel mogelijk op een lage SOC. Bij lage temperaturen verslechtert de stabiliteit van de negatieve elektrode-elektrolyt. Door de concentratie van tweewaardige vanadiumionen aan de negatieve elektrode te verminderen, wordt het risico op neerslag van tweewaardige vanadiumionen verminderd;

3) Verlaag de laad- en ontlaaddichtheid (vermogen). Bij lage temperaturen nemen de elektrochemische prestaties af en bestaat het risico dat de vloeistofstroombatterij bij hoge dichtheid niet normaal kan werken. Door de laad- en ontlaadmodus te regelen, wordt opladen en ontladen met hoog vermogen (dichtheid) niet uitgevoerd bij lage temperaturen. Nadat de accu een tijdje heeft gedraaid, wordt de gegenereerde warmte gebruikt om de temperatuur te verhogen voordat de accu met hoog vermogen wordt opgeladen en ontladen.