大连化物所研发出新一代全钒液流电池电堆

日期: 2020-06-12
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  风能、太阳能等可再生能源固有的随机性、间歇性、波动性、直接并网难等特性,一定程度上限制了可再生能源的发展、利用。全钒液流电池是一种高性价比、高能效、长寿命的规模储能技术,其可将不稳定的可再生能源储存,并实现平稳输出利用。全钒液流电池储能系统由电堆、电解质溶液、管路系统、电池管理系统、能量变换系统等组成。其中电堆起到了至关重要的作用,提高电堆功率密度、降低电堆成本将进一步加速全钒液流电池技术的产业化进程。

  近日,中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)研究员李先锋和张华民领导的科研团队成功开发出新一代低成本、高功率全钒液流电池电堆。经测试,该电堆在30kW恒功率运行时,其能量效率超过81%,100个循环容量无衰减。

  “我们通过应用自主研发的可焊接多孔离子传导膜,实现了对电池电堆组装工艺的改进。”李先锋介绍。“新一代全钒液流电池电堆不但保持了传统电堆的高功率密度,相比传统电堆,其总成本也下降了40%”。

  传统全钒液流电池电堆使用的隔膜主要是商业化的全氟磺酸膜,其成本较高且离子选择性相对较差。新一代电堆采用的可焊接多孔离子传导膜可以提升离子选择性,提高电解液的容量保持率,此外,多孔离子传导膜的成本远低于全氟磺酸膜,从而可大幅度降低电堆成本。在电堆组装工艺中,新一代全钒液流电池电堆打破了传统的组装方式,首次将激光焊接技术应用于电堆集成,不仅提高了电堆的可靠性,同时提高了电堆装配的自动化程度,减少密封材料的使用,也降低了电堆的成本。

  大连化物所多年来一直坚持“产、学、研、用”创新开发模式,结合国家对储能技术的重大需求,在液流电池高性能、低成本关键材料、电堆技术及批量化生产、大规模储能系统设计集成等方面取得了一系列技术突破,并与大连融科储能技术发展有限公司合作在国内外成功实施了30余套千瓦至兆瓦级应用示范项目,包括国内目前最大国电龙源5MW/10MWh全钒液流风电场储能系统。此外,大连200MW/800MWh全钒液流电池储能系统正在建设中。

  新一代全钒液流电池电堆的成功研发,将大幅度降低全钒液流电池系统的成本,推动全钒液流电池的产业化应用。以上工作得到了中国科学院“变革性洁净能源关键技术与示范”战略性先导科技专项、国家自然科学基金等项目的支持。

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