Стековата структура на ванадиевата проточна батерия

Стековата структура на ванадиевата проточна батерия

The система за съхранение на енергия от ванадиева течна батерия се състои основно от купчина батерии, блок за съхранение и захранване на електролит, система за управление на батерията, система за преобразуване на мощността, система за управление на енергията и т.н. определя силата на VRFB.

1. Основна структура

The VRFB стек обикновено се сглобява от няколко или десетки единични клетки под формата на филтърна преса. Неговите основни компоненти включват: крайни плочи, направляващи плочи, колектори на ток, биполярни плочи, рамки за електроди, електроди, йоннопроводими мембрани и уплътнителни материали. Обикновено единичните клетки са свързани последователно, като положителните и отрицателните електроди са между две съседни клетки, свързани с биполярни плочи, а токоприемниците извеждат напрежение в двата края на стека, като по този начин образуват VRFB стек с определено ниво на напрежение. Работният ток на стека се определя от действителната работна плътност на тока и площта на електрода, броят на единичните клетки в серия в стека определя изходното напрежение и мощността на стека, а номиналната плътност на мощността на стека се определя от номиналната работна плътност на тока и напрежението на единична клетка.

2. Разпределение на електролита
За VRFB разпределението на потока на електролита вътре в батерията е ключов фактор, влияещ върху производителността на батерията. Електролитът се влива във входния тръбопровод на купчината батерии, навлиза в общия тръбопровод и се влива в каналите за разклонения на потока в рамката на електрода на всяка отделна клетка паралелно един по един, след което протича през електрода, за да участва в електрохимичната реакция, и след това изтича от купчината батерии през канала на изходния клон и общия тръбопровод. Сред тях факторът, който има най-голямо влияние върху работата на купчината батерии, е потокът от електролит в разклонения тръбопровод в рамката на електрода и електрода. Ако електролитът в електрода е неравномерно разпределен, това ще доведе до поляризация с голяма концентрация, намаляваща работната плътност на тока на купчината батерии.

Общият тръбопровод е отговорен за свързването на всяка батерия в купчината батерии и играе ролята на равномерно разпределение на електролита към всяка батерия. Следователно изборът на неговата форма на потока и дизайнът на неговите структурни параметри пряко влияят върху равномерността на разпределението на електролита в електрода, като по този начин засягат равномерността на напрежението на купчината батерии и допълнително засягат производителността, стабилността и експлоатационния живот на батерията стек.

3. Уплътнителни материали и конструкции
VRFB използва йон-проводима мембрана за разделяне на електролитите от положителната и отрицателната страна. Необходима е технология за запечатване в купчината батерии, за да се предотврати проникването на електролитите от двете страни един в друг, да се намали кулоновата ефективност и капацитетът за съхранение на енергия на купчината батерии и да се подобри безопасността при работа. В същото време е необходима и технология за запечатване, за да се предотврати изтичането на електролита към външната страна на купчината батерии. Често използваният уплътнителен материал за VRFB е гумен материал, който трябва да има отлична устойчивост на корозия, химическа стабилност и еластичност.

4. Интегриране на купчина батерии
Биполярни плочи, уплътнения, електродни рамки, електроди, йонопроводими мембрани, електроди, електродни рамки, уплътнения и т.н. са подредени заедно, за да образуват една клетка на VRFB. Няколко или десетки единични клетки се подреждат заедно по начин на филтърна преса и токоотводи и крайни плочи се монтират от двете страни, за да се сглоби купчина батерии VRFB. Процесът на сглобяване на стека батерии е разделен основно на две стъпки:

① Позициониране. Компонентите на пакета батерии се увеличават значително с увеличаването на броя на единичните клетки. 30 kW купчина батерии обикновено се състои от около 50 единични клетки и има стотици компоненти. Сглобяването на тези компоненти един по един според структурата на позициониране може да избегне неправилно подравняване, за да осигури равномерно разпределение на електролита и да предотврати изтичане.

② Еднородност на налягането при сглобяване. Когато пресата е под налягане, успоредността на притискащата повърхност и крайната плоча и скоростта на натиск са изключително важни. Лошият паралелизъм или твърде високата скорост на движение ще причинят деформация на купчината батерии и дори изхвърляне на компоненти.