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液流电池取代锂离子电池?中间还隔着一个石墨烯

2017-02-16 09:21
Radow
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第二,液流电池寿命长。

目前市面上的锂电池寿命约为1000~5000次。其主要储能原理是在固态电极上的嵌入和脱嵌,此种方式极易产生裂纹从而使电池寿命终结。

液流电池的充放电机理则是基于化合价的变化,而非普通电池的物理变化,故而使用寿命极长。而且全钒液流电池由于正负极之间隔着离子交换膜,避免了正负电解液因混合而发生交叉感染的可能,相较于其他液流电池寿命更长。

第三,液流电池安全性极高。

正如第一点中所提到的,液流电池的特性使其安全性能得以保障。无起火或爆炸隐患,即使遭遇大电流也不会有什么安全问题。

此外,液流电池能量效率高达75%~80%,启动速度只需0.02s,且电池部件多为廉价的碳材料,无需贵金属作催化剂。

目前,全球范围内生产全钒液流电池的企业主要包括美国UniEnergy Technologies公司、奥地利Gildemeister公司、日本住友电工公司以及中国大连融科储能技术发展有限公司。

其中,融科储能公司累计实现全钒液流电池装机容量超过12MW,占世界总装机量的40%,而且还拥有世界上第一套实际并网运行的5MW级大型工业储能装置。这意味着中国各项指标都处于国际领先水平。

尽管液流电池有如此多的优势,且有一定规模的生产和应用,但目前并未看到其大规模的投入商用和进入消费级市场,原因在于液流电池自身存在的局限性颇多。

二、液流电池迟迟未能商用,自身局限性较多

作为储能系统,液流电池在风电等大型储能领域尚处试验阶段,商用就更是难以企及。上文哈佛大学研究的新型液流电池亦处于研发阶段,可以先探究目前已有的液流电池中主要的钒系电池存在怎样的局限性。

从理论上来讲,钒的化合物可以作为添加剂,放入现有的锂电池中,这就类似于石墨烯的用途。

然而,钒电池正极液中五价钒离子在温度高于45度的情况下,会析出一种名为五氧化二钒的剧毒物质。该物质的沉淀会堵塞流道,包覆碳毡纤维,恶化电堆性能,最终致使电池报废。更重要的是,五氧化二钒这种剧毒物质可能会造成严重的后果。

此外,全钒液流电池需投入极高成本。比如一个5千瓦的液流电池,共计需投入40.6万的主材料成本,还要额外投入次要材料及人力成本。

最后,液流电池能量密度极低,大概只有40Wh/kg,加之此类电池呈液态,因而占地面积大。

基于以上局限性,液流电池很难大规模应用,更难实现商业化。

对液流电池的探索代表了人类不断寻找新能源的决心,只是目前这种技术还不够成熟。相比之下,石墨烯电池技术比较稳妥,已在智能设备中有所应用,而人类也在不断寻找更加清洁的能源用于发电。

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