液流电池国内外研究现状进展(2)

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国内至今对液流电池的研究较多的单位包括解放军防化研究院、北京化工大学、北京科技大学、清华大学、中南大学等，近几年来，也研发出了多款一台就可以达到五百到一千瓦的用于展示的电池。在上述的多个大学和研究院中，由解放军防化研究院领头和别的组织协作共同探索研究单液流电池比较多。其研究的主要成果包括：单液流Zn-Ni储能电池，Cd-醌电池，单液流Cd-PbO2/ln-PbO2电池，单液流Cu-PbO2电池[6]。下面对其作简单地介绍。

（1）单液流锌镍储能电池

单液流锌镍储能电池是程杰[12]等人提议并推广的，提议的基础是ZnO在碱溶液中溶解度比较高，这是截至到如今独有的一个电解液为碱性的电池体系。正极材料选择氢氧化镍电极，负极材料选择Zn，电解质溶液是K2Zn(OH)4的浓氢氧化钾水溶液，通过电解质溶液的流动来解决产生锌枝晶的问题[13]。

对这一体系重复地充电和放电，检测它的性能，该实验显示：当电解质溶液在系统内流动的过程中，该电池的负极板上会产生锌的堆积，每平方厘米的沉积量不超过二十毫安时。当充电时电路中的通量从每平方厘米十毫安增大到每平方厘米一百毫安时，锌的沉积层慢慢变得密集起来，这从一定角度来看能终止Zn枝晶的产生，进而使得电池的充放电能力获得提升。拼装出容量为两安时的电池，重复进行充电放电一千次，平均库仑效率高达到百分之九十六，能量效率达到百分之八十六[14]。防化院程杰等人运用多种金属原料当作负极上收集电流的部件并且对其做了各种电化学测验，最后得出结论在金属镉上锌的电化学反应最优[15]。因此电池的负极多采用镀镉薄镍片。

这种锌镍电池除了具备全钒液流电池以及其他电池基础的特点之外,还有以下特性:①电解液呈碱性,电池采用的原料不容易被破坏;②电解液仅仅有一条定向流动的通路, 整个体系比较简单;③电堆结构较为简单;④不会发生离子相互掺混，使电解质溶液受到污染;⑤材料价钱便宜，除了正极原料Ni的价值约莫是金属V的三分之一，其余的原料价钱还是比价低廉。本文主要针对此单液流电池进行优化分析。

（2）镉-醌电池

镉-醌电池在二零零九年由北京防化研究院的徐艳[16]等人推行出现，也是一个新式的单液流电池，其电极的正极材料选用的是酚醌类的四氯苯醌，电解液是H2SO4-(NH4)2SO4-CdSO4体系，与锌/镍液流电池一样,都是通过电解质溶液的流动来解决负极材料的枝晶、钝化、变形等问题。经过循环充放电100次，它的平均电压能够达到1V，库伦效率和能量效率分别达到了百分之九十九和百分之八十二[16]。这个系统内使用的原料为有机物，它的每一个电化学特性仍需深入探讨，来验证这类原料在液流电池系统中运用是否合适。

（3）酸性单液流镉-二氧化铅/铟-二氧化铅电池

这两种电池在2008年由北京化工大学提出并申请了专利[17]，它们选用二氧化铅（PbO2）作为正极材料，属于同一系列的电池。它们的正极电对沿用了固有的铅蓄电池的正极电对，即PbO2/PbSO4电对。由于其制作方法已然相对的完善，因此能够直接拿来运用。这样对于该种类的电池，首要研究的对象就是电解液和负极材料。采用不会和电池内物质发生化学反应的材料作为负极，比如复合金属等。ln2O12S3或CdSO48(H2O)的硫酸水溶液构成了电解质溶液的重要部分。于充电状态下，PbO2发生还原反应，生成PbSO4，由于PbSO4是不溶性的固体，在其反应的过程中会粘附在固体的二氧化铅电极上，所以溶液中不会引入杂质离子。由此可以看出，这类电池沿用了固有的铅蓄电池的反应机理和其正极板原料。电池负极板原料不会发生化学变化，因此会发生Cd和ln的堆积或者溶解。该种类电池的亮点在于它构造简易、原料容易获取，所以比较适宜推广和应用。与此同时，这类电池存在着效率低下或者电解质不能同时堆积等问题，还需要进行相应的探索。