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        美国PNNL研制出新型液流电池

        来源:电源技术 浏览次数: 日期:2015年11月5日 10:25

        社会和政府组织都需要大规模储能设备来解决风能和太阳能发电的间歇性问题。一种可能的解决办法就是使用液流电池储存和释放能量,但较低的能量密度阻碍了这些电池的应用。通过添加更多液体,可以很容易地提高液流电池的能量,并且与通常用于移动设备的锂离子电池相比,液流电池每千瓦时的价格相对较低,有可能使它们对于电网储能产生吸引力。然而,液流电池的应用受到了其较低能量密度的限制,如果作为电力网的一部分,它们将需要很大的空间,而空间在其提供能源的城市中往往是很有限的。最近,来自美国西北太平洋国家实验室(PNNL)的研究人员已经开发出了一种新型液流电池,其能量密度超过其它液流电池的两倍多。

        新型液流电池采用了黑色多碘化锌液体和无色锌碘液体。该实验室试样只有12 Wh,相当于两块iPhone手机电池的能量,但其电解质输出的比能量却有167 Wh/L,相比之下,锌溴液流电池大约为70 Wh/L,钒电池为1525 Wh/L。(为便于比较,电动汽车在城市行驶1.6 km需要约350 Wh。)

        理论上,如果更多的化学物质溶解在液体中,研究人员计算该新型电池放电比能量可以达到322 Wh/L。该新型电池的放电比能量超过了常用锂离子电池即磷酸铁锂电池的233 Wh/L,而磷酸铁锂电池常用于便携式电子设备与某些小型电动汽车。

        研究人员指出该新型多碘化锌电池也是更安全的,因为该电池不像其他大多数液流电池,其液体不是酸性的,所以不需要耐腐蚀的昂贵材料。此外,该新型电池可以在-2050 的极端气候条件下工作,一个比其他电池更大的工作窗口,所以其他的电池需要额外的加热和冷却系统,而这会降低电池的净输出能量。

        该试样的一个问题是要弄清金属锌是如何在电池中产生的,因为金属锌会降低该新型液流电池的效率。尽管如此,PNNL研究人员指出,他们可以通过添加酒精来减少这种金属锌,并将探索其他添加剂来控制这种反应。研究人员还计划用100 Wh的较大电池模型进行实验,其详细的研究成果已发表在《Nature Communications杂志上。

         

        氧化还原液流电池由于独特的结构和优点受到了电化学储能领域的广泛关注,但是较低的比能量(~25 Wh/L)限制了其发展。研究人员报道的高比能量的水基多碘化锌液流电池通过使用高度可溶性碘化物/三碘化物氧化还原对,证明接近中性的5.0 mol/L ZnI2电解质具有167 Wh/L的放电比能量。同时,核磁共振研究和以液流电池测试数据和密度泛函理论为基础的仿真结果表明,通过加入醇(乙醇)可以诱导羟基中的氧和锌离子之间形成配位体,这可以扩展电解液稳定工作的温度窗口,为-2050 ,同时可以改善锌枝晶问题。由于具有高能量密度和耐强酸和腐蚀性成分的良好特性,多碘化锌液流电池对于各种储能应用是一种具有发展前景的储能设备。

        所属类别: 新产品新技术

        该资讯的关键词为:液流电池  能量密度  PNNL