1。1。3 国外发展背景

1。2 国内发展现状

1。2。1  全钒液流电池介绍

图 1-1 电堆系统及电堆示意图

全钒液流储能电池是一种新型的液流电池，也是一种电化学储能装置。全钒液流

电池主要由电源负载系统、电解液储液罐、供应系统和电堆系统等组成。电堆系统及 电堆示意图如图 1-1 所示。全钒液流电池中是以不同价态的钒离子作为活性物质，利 用离子膜将正负极的电解液隔开，将化学能转化为电能。中国地质大学带头研究了全 钒液流电池，在不同电极材料的情况下，研究钒电解质溶液的电化学反应的可逆性及 快速充放电的性能。全钒液流电池的优点：（1）设计组装灵活，可调节规模大小；（2） 全钒液流电池的平均寿命达到 15 年左右；（3）电池的能量效率大于 85%；（4）全钒 液流电池运行安全稳定；（5）电解液对环境友好，并且可以循环使用。

1。2。2 锌镍单液流电池介绍

北京防化研究院因离子交换膜价格昂贵且氧化锌在碱性溶液中有较大的溶解度， 研制出了一款新型单液流储能电池—锌镍单液流储能电池。与全钒液流储能电池相比， 锌镍单液流储能电池更是有以下几个优势：1、没有离子交换膜，成本大大降低；2、 单一电解液没有交叉污染问题；3、电池系统简单，流动回路简洁，易于维护；4、电 堆的结构也相对简单。这是一个新的发展方向，只要再继续研究正负极材料，多做替 代实验，相信会有更好的发展。以下是张家港智电芳华蓄电研究所有限公司的锌镍单 液流电池介绍。

锌镍单液流电池主要是由程杰所长提出的，锌镍单液流电池比较完美的融合了国 内外现有液流电池的各种优点，这是目前唯一使用碱性电解液的单液流电池。锌镍单 液流电池与各种储能电池的比较见表 1-1。锌镍单液流电池的电解液是锌酸盐碱性溶 液，负极材料为镀镉薄镍片，正极材料为氧化镍，充电时锌酸根离子附着在负极上变 成锌，放电时发生相反的反应。在试验模型的模拟中，大电流持续输出能力能够到达 50C 甚至更高、能量密度圆柱型可以大于 90WH/Kg、方型 65WH/kg 左右、能量体积

200WH/L、开路电压高达 1。75V、工作中值电压大于 1。6V[5]。如果单单只看运行时的 各种参数，你会发现这种锌镍单液流储能电池非常完美，几乎可以完成任何负载任务。 此外，锌镍单液流电池还有一些别的优点：（1）对环境友好，无污染；（2）材料比较 廉价，容易获得；（3）使用寿命长；（4）安全性能很好。虽然锌镍单液流电池有各种 各样的优点，但我们也不能忽视它的缺点。它的缺点主要有以下几个方面：（1）正极 氧化锌限制了锌镍单液流电池的容量，而容量的衰减主要是由于电化学反应过程中体 积的变化；（2）电解液中需要有多种添加剂来提高电池的反应效率，添加剂会随着反 应的进行而消耗，需定时补充；（3）随着反应的进行，锌沉积层不断加厚，扩散阻力

增大，锌溶解不完全，负极上累积的锌发生脱落，电池的性能也因此而衰减；（4）负 极工艺中的一项高温烘烤的流程。表面上貌似可以将剩余的粘合剂碳化并且形成了多 孔从而有利于提高电池循环性能，但是其实在去除粘合剂之后的活性物质约束力已经 丧失，进而更容易导致枝晶的形成[6]。

表 1-1 锌镍单液流电池与各种储能电池比较

安全性 环保性 能效/% 粗投资