全钒氧化还原液流电池
维基百科,自由的 encyclopedia
全钒氧化还原液流电池,或钒液流电池(Vanadium Redox Battery,缩写:VRB),是一种可充电的液流电池,他采用不同氧化态的钒离子来储存化学势能[3]。 钒氧化还原电池利用钒以四种不同氧化态存在于溶液中的能力,并且使用该性质制造的电池仅具有一个电活性元素而不是两个[4]。由于多种原因,包括其体积相对较大,大多数钒电池目前用于电网储能,例如连接到发电厂或电网。
比能 | 10–20 Wh/kg (36–72 J/g) |
---|---|
能量密度 | 15–25 Wh/L (54–65 kJ/L) |
充电/放电效率 | 75-80%<.[1] [2] |
时间耐久性 | 10–20 年 |
循环耐久性 | >10,000 充电周期 |
标称电池电压 | 1.15–1.55 V |
对钒液流电池的可能性被进行了各种探索,有1930年代的Pissoort[5],有1970年代的NASA研究人员,1970年代Pellegri和Spaziante[6],但他们都未能成功示范该技术。 在1980年代,新南威尔士大学的Maria Skyllas-Kazacos首次成功地演示了全钒液流电池在每一半中使用硫酸溶液中的钒[7]。 她的设计中使用硫酸电解液,并于1986年被在澳大利亚的新南威尔士大学申请了专利[2]。台湾则由工研院,核能研究所,富堡能源在2010年早期即投入钒电池的研发。
全钒氧化还原液流电池的主要优点是,它可以简单地只需通过使用较大的储罐,它就可以提供几乎无限的电池容量,也可在完全放电的情况下长时间保存而没有不良影响,如果没有可用的电源给它充电只要更换电解质就可以再充电;此外,即使电解质不慎混合,电池也不会遭受永久性的损害。两种电解液之间的单一电荷状态避免了由于非液流电池中的单个电池而引起的容量降低,电解液为含水且本质安全且不易燃的[8],而使用西北太平洋国家实验室开发的混合酸溶液的第3代配方可在更宽的温度范围内运行[9],可以实现被动冷却[10]。
钒氧化还原技术的主要缺点是相对较差的能量-体积比率,虽然最近的研究已经在西北太平洋国家实验室(页面存档备份,存于互联网档案馆)增加了一倍的能量密度,并且与标准的蓄电池相比较有更多的系统复杂性,(虽然第3代配方增加了系统的一倍的能量密度[10]),含水电解质使电池沉重,因此仅用于固定式应用。
此外,这种电池中含有的钒化合物具有较强的毒性[11]。相比之下,作为磷酸铁锂电池的主要成分,磷酸铁锂则几乎是无毒的,同时其电池本身也不具有有毒重金属或其化合物[12];除去钴酸锂和镍酸锂,同为三元锂电池主要材料的锰酸锂是无毒的[13]。