钒电池技术总结

一、蓄电技术简介1、由于人类对于电力资源的不断需求，必需开发大规模的蓄电技术，大规模的蓄电系1：储能技术及种类、应用领域〔模可大可小。氧化复原储流电池有很多的优势：生变化，这样反响速度快，活性物质寿命长；电堆和活性物质电解液是各自独立的，工作时电解液〔不工作时在正负极储液罐〕进入循环，同事循环电解液可以散热；打算〔可以提高电解液体积和浓度可以深度放电，甚至反极充电〔例2V充电100V放电；构造简洁，可以更换电解液。其中钒电池VRB和多硫化钠/溴电池PSB有很大的优势。2、钒电池工作原理如下：AVRB类似于VRB，不同在与正极电对上正极电对为VO2+/VO23+,电子反响时类似，负极一样。电对间的标准电势差为1.259V。多硫化钠/溴电池〔PSB〕放电的负极反响〔x+Na2S→2N++xN2Sx++2e Na离子通过阳离子交换膜到达正极2Na++Br2+2e→2NaBr放电的全反响〔x+NaS+Br→2NaBr+xN2Sx+1VRB电池：正极为V4+/V5+点对，负极为V2+/V3+电对，中间由离子交换膜隔开，通过离子的定向移动导通2正极：V4+—e→←V5+ 负极V3++E→←V4+ 或者这样写：正极：VO++2H++e→←VO2+H2O E0=1.004V2负极：V2+-e→←V3+ E0=-0.225V2总反响：VO++2H++V2+→←V3++VO2+H2O2E0为标准电势，钒电池电势差为1.26V。上面得电子时充电，失电子为放电。99%1.49V，99%1.01V。全钒液流储电电池的优点在哪里：a没有其它电池那样存在电解液正负极的穿插感染，导致电池过早失效。b钒离子电化学可逆性高，能量密度高，适合大电流的快速放电。c完全密封，近似“绿色”钒电池之组成从图中看到系统可以看出由电堆系统、电解液系统和掌握集成系统组成〔假设应用在电动汽车上，没有电时可以到换电站换下储液罐就可以连续行驶，但是钒电池能量密度低，需要体积很大，还有待解决〔关于历史和现在看钒电池〕二、双极板技术与原理双极板在VRB2-3mol\L双极板具有密闭性、导电性和防腐性良好。石墨板作电极几个循环后就发生刻蚀象。正负极以硫酸钒和硫酸为电解液〔例如1.8mol/L2mol\L〕一种结论：a、电阻率随含碳量的增加而降低，与铜网复合电阻率低。B、正极板碳流失存在高电压充电和过冲有关。缘由是高压处于吸附状态，水吸附态生成氧吸附，与正极碳生成CO\CO2。增加大量的炭黑时，无定型碳的流失，时间长期后电阻会增加。1、塑料的导电原理：渗漏理论：导电粒子的浓度到达肯定值时造成电流渗漏，该浓度叫渗漏阀值。有效介质理论：导电粒子填充了塑料中的空穴和空间。成的，而是靠电子在粒子之间的跃迁来完成的。当炭黑参加量小于15%大于15%时导电能带起主要作用，炭黑间间距缩短，当到达几十纳米范围形成导电网络，电阻率下降快速；大于20%〔一般认为，导电现象是由于导电粒子之间的连接形成的〕2、双极板类别的化学稳定性。现有双极板的主要材料有以下几种，并说明缺点：金属电极：全钒液流储电电池的电解液有强酸性和强氧化复原性，所以金属电极并不使用于此。例如铅钛电极消灭钝化膜的问题；钛基铂价格昂贵；钛基氧化铱外表简洁脱落。纯石墨电极：电导率很高，化学性能好，阻液性能好，可以获得80%的能量。但是了应用。参见US.Patent478656石墨在充电电压1.75V以上的时候也和简洁被腐蚀，严峻时导致石墨板穿透。碳素导电复合材料，性能好本钱低，最有期望的一个。制备此双极板最常用的方能够制备较厚的和面积较小的双极板，电池的功〔US.Patent2023/0202915A。该电极的致密缺陷是导电性能差。塑料复合电极炭黑简洁流失，造成电阻增大。柔性石墨：有石墨的理化性质，性能好价低，适用于双极板，它由膨胀石墨颗粒压制而成，有空隙，电解质易发生互串，库伦效率下降应用受限以上分析看，c、d各有缺陷，可以优势互补的增加。3、双极板导电材料的根本组分：基料：有机聚合物有聚乙炔，聚吡咯，聚噻吩，或者是聚苯胺导电聚合物。也可能是PE,PP,PVC,PPO,PMMA,PS,EP,UP，PTFE,PVDF等；大多数要承受热塑性树脂，也可以与弹性体混合SBS和乙烯辛烯混合物POE导电填料：石墨，炭黑，碳纤维，乙炔黑，金属粉等〔但是金属粉相容性确定是个问题；增加纤维可以是玻璃纤维，碳纤维，纤维素。助剂：偶联剂用量一般小于1%。一般用有机硅烷类和钛酸酯〔螯合型、配位型〕类。增塑剂小于5%。一般用DOS,DOP,DBP.润滑剂小于1%。用乙烯基类蜡，合成蜡，硬脂酸类。三、双极板用材料：1数量级的。炭黑的参加会对加工性有所影响，所以要参加增容树脂。例如，EVA的参加电阻率上升，熔体MFR上升;EAA与炭黑有较好的相容性。炭黑粒子的自身分散；而炭黑在基体树脂中的随着极性增大临界体积也就越大。例如PMMA、PS导电性比PP、PE差。3、外表活性剂：它可以阻挡炭黑粒子间分散，一般为导电填料的10-20%。四、工艺1、双螺杆挤出造粒过程a反复造粒b炭黑分次c树脂分次参加2、开炼机碾压混合，碾压次数和时间要有掌握，否则会破坏炭黑构造3、双棍压延与造粒混合使用。就是本工程承受的先混、裂开，再造粒。4、泡沫塑料应用时在升温过程主要表现出NTC效应。混合时间假设太长，会破坏炭黑粒子的外表构造。五、应用12PTC例如HDPE120-140度，LDPE80-120度。345,100-200nm六、争论思路：1、构造型填料，加工困难，本钱高。2、复合型导电塑料：与炭黑混合，应用最多与金属纤维混合