锂离子液流电池的研究进展 research progress in lithium-ion flow battery.pdfVIP

第31卷第3期 电工电能新技术 V01．31，No．3 2012年7月 of 2012 Advanced Electrical and July Technology EngineeringEnergy 锂离子液流电池的研究进展 陈永狮1，武明晓1’2，任雅琨1，康利斌1，李彦菊1”，韩立1，林道勇2，王秋平2 (1。中国科学院电工研究所，北京100190；2．北京好风光储能技术有限公司。北京100085) 摘要：锂离子液流电池是必威体育精装版发展起来的一种化学储能电池技术，它综合了锂离子电池和液流电 池的优点，是一种输出功率和储能容量彼此独立、能量密度大、成本较低的新型绿色可充电池。本 文介绍了锂离子液流电池技术的研究背景，阐述了锂离子液流电池的结构组成和工作原理，并详细 综述了锂离子液流电池国内外的研究状况，指出目前有待突破的关键技术问题。相关技术研究与 发展有望开辟一种安全、环保和低成本的新型储能技术路线，并在未来广泛应用于新能源电网的储 能系统。 关键词：锂离子液流电池；储能电池；新能源电网；原理；综述 中重分类号：TM911．48；TM912．4文献标识码：A 文章编号：1003—3076(2012)03-0081-05 子的价态变化，可以实现电能的存储与释放H…。 1 引言 全钒液流电池的正负极活性物质溶液分装在两个储 能源和环境问题的日益加剧使得太阳能、风能 存罐中，在液泵推动下，溶液通过密封管道流经电 等可再生能源发电技术进入一个新的发展阶段…。 堆，在质子交换膜两侧的电极上分别发生还原与氧 然而随着越来越多的可再生能源嵌入智能电网，可 化反应。因此，全钒液流电池的输出功率和储能容 再生能源的间歇性与电网稳定性的矛盾日益凸显。 量可独立设计，这是液流电池显著区别于其他化学 目前储能技术尚不成熟，成为新能源电网系统中的 电池的独特之处，同时也是液流电池有可能应用于 薄弱环节。开发安全、环保、低成本的储能电池是发 大规模储能的最大技术优势。但是，全钒液流电池 展可再生能源科技和改善电网稳定性的关键口1。 的正负极活性物质溶液为钒离子的硫酸溶液，该溶 可再生能源、智能电网以及电动车的发展已成 液具有很强的毒性和腐蚀性，同时对温度也有一定 为国际趋势，同时也拉动了各类大型储能电池的市 的要求：相对饱和的五价钒溶液在温度高于45℃ 场需求。目前可采用的，能够达到MW级功率应爆 时，容易生成五氧化二钒红色沉淀(五氧化二钒是 并被广泛研究的电池技术，有锂离子电池、全钒液流 剧毒物质)，低价钒溶液也会在温度较低时由于溶 电池等。 解度降低而析出晶体。另外，全钒液流电池的其他 锂离子电池应用于大规模储能，其优势在于：比 材料，尤其是粘附有五氧化二钒结晶体的塑料／石墨 能量高，充放电效率高，可快速充放电，循环寿命长， 复合导电板，很难通过循环回收的方式进入再生产 自放电率低，工作温度范围宽，以及绿色环保(不含 环节。因此，从整体产业链的角度考虑，全钒液流电 有铅、镉、汞、钒等有毒金属离子)p3。储能锂离子 池并不安全环保，其他液流电池体系也存在类似的 电池目前存在的最大问题是成本太高，其成本是储 环保问题。 能抽水电站建设成本的1．5—2，0倍。对于MW级 于是，上述状况给予我们一个启发：能否将锂离 储能电站来说，需要成千上万块单体电池串并联构 子电池豹绿色环保和高能量密度特点与液流电池的 成，这无疑增加了系统成本，对于系统安全及系统维