钒电池的发展历程及工作原理
钒电池全称为全钒氧化还原液流电池(VanadiumRedoxBattery,缩写为VRB),1985年由澳大利亚新南威尔士大学的MarriaKazacos提出。钒电池用不同价态的钒离子溶液分别作为正负极活性物质,通过外接泵把溶液从储液槽压入电池堆体内完成电化学反应,反应后溶液又回到储液槽,活性物质不断循环流动,由此完成充放电。
其反应式如下:
负极反应:V2+-e-V3+
正极反应:VO2++2H++e-VO2++H2O
在机械动力作用下,电解液在储液罐和半电池的闭合回路中进行循环流动,从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能。
钒电池的基本工作原理示意图
钒电池的主要特性:
·充放电次数可达10,000次(20年)以上
·功率与容量分开,高达兆瓦级输出功率
·绿色环保无污染,电池可完全回收
·放电深度高达80%以上
·充放电时间比为1:1
·支持过冲过放
·电池免维护
1996年日本的住友电工(SEI)12月建成450KW级钒电池电堆,实验数据表明电池循环性能很好,530次循环电池能量效率均值为82.3%。
2003年11月澳大利亚pinnacleVRBLtd建成系统容量为800KWh,输出功率200KW。VRB-ESS的使用除了提高KingIsland岛上居民区的电能供应功率水平、稳定风力发电系统供电外,还减少了柴油机发电,因而减少了燃料费用及向环境中排放的废气量。
2004年2月,VRBpowerSystems为pacificCorp公司(CastleValley,Utah)建造的大型VRB-ESS正式竣工。该系统储能容量2MWh、输出功率250KW,是北美地区第一座大型商业化VRB储能系统,主要用于满足美国犹他州东南部偏远地区用电高峰时的电力需求,即起削峰填谷作用。