最后在 MATLAB 上编程作图，画出模型放电曲线与实验曲线对比图，验证所见模型 的准确性。

第二章 锌镍单液流电池的介绍

2。1 锌镍单液流电池的原理

锌镍电化学体系在很早的时候就被提出来了，但被应用于电池中，根据记录显示， 最早是在一篇俄罗斯专利中提到的[13]，直到 1930 年左右，这项技术才在爱尔兰的一 项商业中的到了成功的应用——Drumm 博士致力于通过 440V、600Ah 的大型液流电 池为有轨车的电气化，提供能量支持。到了 20 世纪 60 年代左右，人们又开始高度关 注锌镍电池，广泛应用于电动汽车、军事等领域。该电池体系存在许多优点，如：锌 镍电池的比能量约为 60Wh/kg，比铅酸蓄电池、锌银蓄电池高；工作电压相对镍氢电 池和镍镉电池较高；充放电速度快，可进行快速充电和快速放电；不污染环境，对环 境友好。但其存在的缺点也是明显的。传统的锌镍电池循环寿命较短，分析其原因， 在于锌镍电池的负极，在充、放电过程中 Zn 、 ZnO 之间反复的转换，进而导致锌镍 电池的负极表面产生钝化、锌的再分布、锌枝晶生长，时间长了锌枝晶会变得很长， 从而穿过隔膜，使电池内部发生短路而破坏电池。因此传统的锌镍电池并没有在市场 上得以推广。

为了解决此问题，工作于北京防化研究院的杨裕生，程杰等科研人员针对传统锌 镍电池存在的问题，分析了该电池的电化学机理，并参考了英国 Pletcher 教授早在 2004 年提出的关于铅酸单液流电池特性，在 2007 年成功提出了新型锌镍二次电池体 系——锌镍单液流电池，成功申请了专利[14]。锌镍单液流电池：其正极用了氧化镍作 为电极，电解液则是碱性高浓度锌酸盐饱和溶液，电池负极是惰性集流体，在充、放 电过程中，用泵抽送电解液，使其循环流动。该溶解/沉积的方法极大地抑制了锌电 极表面的钝化现象和锌枝晶生长等问题,电池的循环寿命得到了较大的提高。锌镍单 液流电池的结构[15]如下图 2-1 所示：文献综述

图 2-1： 沉积型锌镍单液流电池的示意图

2。2 锌镍单液流电池工作过程分析

2。2。1 锌镍单液流电池的电化学可逆过程

电池的可逆主要是指电池在充、放电过程中，能量转换可逆总反应以及各个电极 上的化学反应可逆。在此研究的锌镍单液流电池的可逆主要研究的就是总反应和各个 电极上的化学反应可逆，以下是锌镍单液流电池充、放电过程中，各个电极上的化学 反应方程式以及总反应方程式：

正极：Ni(OH)2+OH

理想状态的电池可逆是在平衡状态下进行的，也就是说，在充、放电的时候电流 是无限小的，可以忽略不计，但在实际充、放电过程中，由于存在热力学不可逆，所 以电极上的电势达不到平衡电势的要求，会偏离平衡电势，接下来会在下文分析出现 这种偏差的原因。来,自.优;尔:论[文|网www.youerw.com +QQ752018766-

2。2。2 电极反应过程中电势与极化

当电池未通电，处于搁置状态时，由于没有电流流过，正、负极处于平衡状态， 平衡电势为1 ；当电池开始充、放电时，由于开始有电流流过，正，负极的电势2 不

再等于平衡电势1 ，且正、负极的电势2 与平衡电势1 的差值随充、放电电流的增 大而增大。电池极化就是表征电势偏离平衡电势的情况。其差值称为过电势