资料来源:《全钒液流电池技术研究进展》.中国有色冶金.2022
钒电池作为继风能、太阳能储能技术之后的另一大新型技术,在大规模储能领域具有很好的应用前景,
同时作为大型”城市充电宝”,应用于调峰电源系统、风能发电系统、大规模光伏电源系统的储能及不
间断电源或应急电源系统。
钒电池凭借其安全性高、寿命长、低污染等特性,成为可再生能源储能、电网调峰、备用电源等领域的
首选技术之一。钒电池通过钒离子价态变化,实现化学能到电能的往复转换,从而将风力或太阳能所产
生的电力存储与释放,业内形象地称之为”电力银行”。
钒电池行业涉及到许多不同的领域,包括电池制造、钒矿产开发和提炼、以及系统集成和服务。这个行
业的主要市场包括大规模能源存储(例如风能和太阳能电站)、电网稳定和负荷平衡、电动汽车充电
站、以及商业和家庭能源存储。
1.2 发展历史
钒电池的历史发展可以追溯到1930年代,当时Pissoort首次提出了钒电池的可能性。然后在1970年
代,NASA的研究人员以及Pellegri和Spaziante也跟随进行了研究,但并没有取得成功。直到1980年
代,Maria Skyllas-Kazacos成功展示了一种使用溶解在硫酸溶液中的钒的全钒氧化还原液流电池。她
的设计使用了硫酸电解质,并在1986年由澳大利亚新南威尔士大学申请了专利。
Skyllas-Kazacos和她的团队取得了重要的突破,他们开发了一系列过程,使用成本较低但不溶的五氧
化二钒作为起始材料,制备出超过1.5 M浓度的钒电解质。这些过程涉及化学和电化学溶解,并于
1989年由新南威尔士大学申请了专利。在1990年代,新南威尔士大学的团队对膜选型、石墨毡激活、
导电塑料双极电极制造、电解质特性和优化以及建模和模拟进行了广泛的研究。他们组装并在泰国的太
阳能房屋和新南威尔士大学的电动高尔夫球车中进行了几个1-5 kW的VFB原型电池的现场测试。
到了1990年代中期,新南威尔士大学全钒氧化还原液流电池的专利和技术被三菱化学公司和鹿岛北电
力公司获得许可,后来被住友电气工业公司收购。在1990年代晚期和2000年代初期,该公司在各种应
用中进行了广泛的现场测试。为了扩大电池的操作温度范围并防止在高于40℃的V(V)情况或低于10℃
的负半电池溶液情况下钒在电解质中的沉淀,Skyllas-Kazacos和她的团队测试了数百种有机和无机添
加剂作为潜在的沉淀抑制剂。他们发现无机磷酸盐和铵化合物能有效抑制2 M钒溶液在负和正半电池在
5和45℃下的沉淀,而磷酸铵被选为最有效的稳定剂。使用铵和磷酸盐添加剂,他们成功制备并在流动
电池中测试了3 M的钒电解质,取得了出色的结果。