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釩電池與鋰電池的對比

釩電池也叫全釩液流電池,是可以作為大容量?jì)δ茈娬镜囊环N電池,目前是儲能電池領(lǐng)域比較熱門(mén)的一種電池,發(fā)展潛力是很大的,那么釩電池與鋰電池對比哪個(gè)更好呢?

下面是釩電池與鋰電池的對比

釩電池原理圖

1、釩電池與鋰電池工作原理的不同

全釩液流電池是將具有不同價(jià)態(tài)的釩離子溶液分別作為正極和負極的活性物質(zhì),分別儲存在各自的電解液儲罐中。在對電池進(jìn)行充、放電實(shí)驗時(shí),電解液通過(guò)泵的作用,由外部貯液罐分別循環(huán)流經(jīng)電池的正極室和負極室,并在電極表面發(fā)生氧化和還原反應,實(shí)現對電池的充放電。

鋰離子電池實(shí)際上是一種鋰離子濃差電池,正負電極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物組成。充電時(shí),Li+從正極脫嵌經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負極,負極處于富鋰態(tài),正極處于貧鋰態(tài),同時(shí)電子的補償電荷從外電路供給到碳負極,保證負極的電荷平衡。放電時(shí)則相反,Li+從負極脫嵌,經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入正極,正極處于富鋰態(tài)。在正常充放電情況下,鋰離子在層狀結構的碳材料和層狀結構氧化物的層間嵌入和脫出,一般只引起層面間距變化,不破壞晶體結構,在充放電過(guò)程中,負極材料的化學(xué)結構基本不變。因此,從充放電反應的可逆性看,鋰離子電池反應是一種理想的可逆反應。

2、釩電池能量存儲于電解液中,增加電解液儲罐的體積或者提高電解液的濃度均可增加電池容量。即對于相同功率輸出的釩電池,可根據需求任意調整容量,非常適合大容量?jì)δ軕?;鋰電池容量則是與正負極材料有關(guān)。

3、釩電池輸出功率由電池堆中參與反應的面積決定,可通過(guò)增加或減少單電池和不同電池組串連和并聯(lián)調整滿(mǎn)足不同功率需求,目前美國商業(yè)化示范運行的釩電池的功率已達6000kW;鋰電池很難做到那么大的儲能容量;

4、釩電池充放電不涉及固相反應,電解液的理論使用壽命無(wú)限,可以長(cháng)期使用;鋰電池涉及固相反應,電解液使用壽命有限;

5、釩電池反應速度快,可在瞬間啟動(dòng),在運行過(guò)程中充放電狀態(tài)切換只需要0.02秒,響應速度1毫秒;

6、釩電池理論充放電時(shí)間比為1:1(實(shí)際運行1.5-1.7:1),支持頻繁大電流充放電,深度充放電對電池壽命影響不大,充放電狀態(tài)下電池正、負極活性物質(zhì)均為液相,不會(huì )出現鎳氫電池、鋰離子電池等蓄電池因電極上枝狀晶體的生長(cháng)而將隔膜刺破導致電池短路的危險;

7、釩電池能量的存儲量可以精確地測量出來(lái);鋰電池不能。

8、釩電池可以通過(guò)增加電解液或更換電解液的方式增加系統運行時(shí)間。通過(guò)更換電解液,可實(shí)現瞬間再充電,類(lèi)似于汽車(chē)加油;鋰電池做不到。

9、釩電池系統使用壽命長(cháng),充放循環(huán)壽命可超過(guò)10000次,遠遠高于鋰電池的壽命。目前加拿大VRB Power Systems商業(yè)化示范運行時(shí)間最長(cháng)的釩電池模塊已正常運行超過(guò)9年,充放循環(huán)壽命超過(guò)18000次;

10、釩電池安全性高:釩電池無(wú)潛在的爆炸或著(zhù)火危險,即使將正、負極電解液混合也無(wú)危險,只是電解液溫度略有升高;鋰電池有潛在的爆炸或著(zhù)火危險。

11/釩電池除離子膜外,材料價(jià)格便宜,來(lái)源豐富,不需要貴金屬作電極催化劑,成本低。鋰電池價(jià)格較貴,資源稀缺,需要使用貴金屬。

12、釩電池電解液可長(cháng)期使用,沒(méi)有污染排放,對環(huán)境友好;鋰電池電解液不可循環(huán)使用,有一定的污染。

釩電池存在的問(wèn)題

目前釩電池存在的技術(shù)問(wèn)題主要有兩個(gè),第一,釩電池正極液中的五價(jià)釩在靜置或溫度高于45攝氏度的情況下易析出五氧化二釩沉淀,析出的沉淀堵塞流道,包覆碳氈纖維,惡化電堆性能,直至電堆報廢,而電堆在長(cháng)時(shí)間運行過(guò)程中電解液溫度很容易超過(guò)45攝氏度。第二,石墨極板要被正極液刻蝕,如果用戶(hù)操作得當,石墨板能使用兩年,如果用戶(hù)操作不當,一次充電就能讓石墨板完全刻蝕,電堆只能報廢。在正常使用情況下,每隔兩個(gè)月就要由專(zhuān)業(yè)人士進(jìn)行一次維護,這種高頻次的維護費錢(qián)、費力。

從環(huán)保的角度來(lái)說(shuō),釩電池壓根就不環(huán)保,配制電解液用到的原料、正極沉淀以及泄漏的正極液經(jīng)風(fēng)干后形成的薄層都有一樣相同東西,那就是五氧化二釩,它是一種劇毒化學(xué)品。

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