Методи за подобряване на нискотемпературните характеристики на проточни батерии

Методи за подобряване на нискотемпературните характеристики на проточни батерии

Ефективността на батериите с течен поток ще бъде значително намалена при ниски температури и двувалентните ванадиеви йони ще се утаят във ванадиевите електролити при ниски температури, което сериозно ще повлияе на производителността и живота на батерията. Основните фактори, причиняващи лоша производителност на батериите с течен поток при ниски температури, са:

1. При ниски температури вискозитетът на електролита се увеличава, което води до намалена проводимост;

2. При ниски температури, импедансът на пренос на заряд на интерфейса електрод/диафрагма се увеличава;
При ниски температури скоростта на миграция на активните вещества в електролита намалява и поляризацията на електрода се увеличава.
Предлагат се ефективни методи за подобряване на нискотемпературните характеристики на поточните батерии главно от аспектите на електродите, електролитите и работните параметри.

1. Електроди

Като реакционно място на активните вещества, активността на електрода, проводимостта, свиваемостта, порьозността, пропускливостта и други параметри на ефективност са пряко свързани с работата на купчината батерии. Сред тях активността на електрода се влияе най-съществено от температурата. При батериите с ванадиев поток слабата активност на отрицателния електрод е основният фактор, ограничаващ по-нататъшното подобряване на производителността на батериите с ванадиев поток. Понастоящем повечето електроди за батерии използват графитен филц като електроди. Графитният филц е порест материал.

Като електрод, той може да увеличи специфичната повърхност на електрода и може да се използва и като дифузионен слой. Обикновеният графитен филц има слаба електродна активност. Дори след високотемпературно третиране, електродната активност не може да бъде добре упражнена. Понастоящем основната изследователска работа е фокусирана върху модификацията и модификацията на електрода, особено активността на отрицателния електрод трябва да бъде подобрена.

Основният начин за подобряване на електрохимичната активност на отрицателните електродни материали при ниски температури е модифицирането на електродите. Електродите са модифицирани с катализатори (като TiN нанопроводници, TiC, MnO2, OTiB2, TixOy), а активността на електродите е подобрена чрез повърхностно покритие и отлагане върху електродите, което намалява електрохимичната поляризация на батерията и страничните реакции на батерия в края на зареждане и разреждане.

2. Електролит

Като място за съхранение на активни вещества в проточните батерии, електролитът е единицата капацитет на проточните батерии. Проводимостта на електролита се увеличава с повишаване на температурата, а вискозитетът намалява с повишаване на температурата. Цялостната производителност на батерията може да бъде оптимизирана чрез увеличаване на цялостното валентно състояние на електролита и увеличаване на обема на електролита на отрицателния електрод. Вижте влиянието на състоянието на електролита на отрицателния електрод на поточната батерия върху работата на батерията.

За електролитите на ванадиевите батерии електролитът с отрицателен електрод е лесен за утаяване при ниски температури, стабилността на електролита с отрицателен електрод е лоша при ниски температури и вискозитетът се увеличава, а проводимостта намалява. Понастоящем основните начини за подобряване на ефективността при ниски температури чрез електролити са:

1) Оптимизиране на състава на разтворителя, чрез оптимизиране на съотношението концентрация на сярна киселина-ванадиев йон, за подобряване на стабилността на електролита на отрицателния електрод при ниски температури;
2) Разработване на смесени киселинни електролити, като ванадиеви електролити от системата солна киселина-сярна киселина.
3) Добавките, като неорганични соли, органични киселини и т.н., чрез добавки унищожават механизма за утаяване/утаяване, за да увеличат бариерата за утаяване/утаяване.

3. Параметри на работа
Работните параметри на проточните батерии включват основно режим на зареждане и разреждане, скорост на потока на електролита, температура, SOC и т.н. Производителността на проточните батерии може да бъде подобрена чрез регулиране и оптимизиране на работните параметри. Например, в края на зареждането и разреждането, скоростта на потока на електролита се увеличава, за да се увеличи капацитетът на батерията и използването на електролита.

Основните начини за подобряване на работата на проточните батерии при ниски температури чрез оптимизиране на работните параметри са:

1) Увеличете скоростта на потока на електролита, активно увеличете дифузията на електролита, намалете поляризацията на концентрацията на електролита върху електрода, намалете импеданса на дифузия и подобрете работата на поточната батерия;

2) Контролирайте SOC и работете с поточната батерия при възможно най-нисък SOC. При ниски температури стабилността на електролита на отрицателния електрод се влошава. Чрез намаляване на концентрацията на двувалентни ванадиеви йони при отрицателния електрод се намалява рискът от утаяване на двувалентни ванадиеви йони;

3) Намалете плътността на заряда и разряда (мощността). При ниски температури електрохимичните характеристики намаляват и съществува риск батерията с течен поток да не може да работи нормално при висока плътност. Чрез контролиране на режима на зареждане и разреждане, зареждането и разреждането с висока мощност (плътност) не се извършва при ниски температури. След работа за определен период от време, генерираната топлина се използва за повишаване на температурата преди зареждане и разреждане с висока мощност.