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基于FFRLS-MIUKF算法的全钒液流电池荷电状态估计方法
1
作者 郑涛 贾泽峰 +2 位作者 邱亚 李俊伟 侯谋 《热力发电》 北大核心 2025年第4期68-76,共9页
针对全钒液流电池的荷电状态(state of charge,SOC)估计难度大、成本高、准确性差等问题,提出一种基于带遗忘因子的递推最小二乘法(forgetting factor recursive least squares,FFRLS)和多新息无迹卡尔曼滤波(multiple innovation unsce... 针对全钒液流电池的荷电状态(state of charge,SOC)估计难度大、成本高、准确性差等问题,提出一种基于带遗忘因子的递推最小二乘法(forgetting factor recursive least squares,FFRLS)和多新息无迹卡尔曼滤波(multiple innovation unscented Kalman filter,MIUKF)的全钒液流电池荷电状态估计方法。该方法通过FFRLS在线辨识全钒液流电池等效电路模型参数,然后通过MIUKF进行荷电状态估计,从而达到准确估计全钒液流电池荷电状态的目的。最后,利用实验平台对5 kW/30 kW·h的全钒液流电池采用所提出方法进行验证,实验结果表明,相较于RLS-UKF算法和FFRLS-UKF算法,FFRLS-MIUKF算法在荷电状态估计中表现最优,其充电阶段与放电阶段均方误差与均方根误差更低,均方误差与均方根误差在充电阶段分别为0.0037、0.0609,在放电阶段分别为0.0013、0.0363。 展开更多
关键词 全钒液流电池 SOC估计 递推最小二乘 多新息无迹卡尔曼滤波 遗忘因子
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全钒液流电池电解液容量衰减及草酸恢复研究 被引量：1
2
作者 叶涛 王怡君 +1 位作者 唐子龙 潘国梁 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第3期1177-1186,共10页
全钒液流电池因其易于规模化、环境友好和高安全性等优势,被视为一种适合大规模商业化应用的储能技术。然而,长期循环使用中出现的容量衰减问题限制了其在储能领域的广泛应用。本文通过深入分析电池循环前后的电化学特性变化曲线,并结... 全钒液流电池因其易于规模化、环境友好和高安全性等优势,被视为一种适合大规模商业化应用的储能技术。然而,长期循环使用中出现的容量衰减问题限制了其在储能领域的广泛应用。本文通过深入分析电池循环前后的电化学特性变化曲线,并结合高锰酸钾滴定的结果,确定了电池容量衰减的主要因素,即电解液失衡和电极退化导致的负极活性物质减少和极化加剧。此外,采用草酸还原的方法将电解液的放电比容量恢复至初始的92.7%,并通过互换正负电极缓解了电池的极化加剧,证实了通过电极交换可以有效恢复并稳定电极的电化学活性。最后,采用恒压充电的方法解决了草酸残留问题,并制定了一种草酸恢复电解液的工艺路线,成功将已用电解液的平均价态从3.580价恢复至3.508价。该研究全面分析了全钒液流电池容量衰减的深层次原因,为电解液的恢复发挥了重要的指导作用,同时针对草酸恢复过程中的残留问题提出了简便有效的技术解决方案,为电解液的恢复和再利用提供了新的可能性。 展开更多
关键词 全钒液流电池 电解液恢复 草酸还原 化学滴定
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面向全钒液流电池用磺化支化聚苯并咪唑膜的构筑
3
作者 李慧婷 刘希阳 +5 位作者 龙俊 黄文恒 李劲超 陈良 陈锓 张亚萍 《材料工程》 北大核心 2025年第7期201-211,共11页
面向全钒液流电池(VFB)应用,通过将合成的支化聚苯并咪唑与1,4-丁基磺酸内酯反应,制备了理论磺化度分别为30%、40%、50%和60%的磺化支化聚苯并咪唑(sb-PBI)膜。其中,sb-PBI-50膜展现出优异的钒离子阻力(9.34×10^(-9)cm^(2)/min)、... 面向全钒液流电池(VFB)应用,通过将合成的支化聚苯并咪唑与1,4-丁基磺酸内酯反应,制备了理论磺化度分别为30%、40%、50%和60%的磺化支化聚苯并咪唑(sb-PBI)膜。其中,sb-PBI-50膜展现出优异的钒离子阻力(9.34×10^(-9)cm^(2)/min)、质子传导能力(2.05×10^(-2)S/cm)和选择性(2.20×10^(6) S·min/cm^(3))。将sb-PBI-50膜装配到VFB中,在80~280 mA/cm^(2)电流密度下,其库仑效率(96.26%~98.35%)、电压效率(73.50%~90.19%)和能量效率(71.72%~86.82%)均高于商用Nafion 212膜。此外,在140 mA/cm^(2)电流密度下,使用sb-PBI-50膜的VFB可稳定进行1170次充放电循环,且保持化学结构和微观形貌稳定,说明sb-PBI-50膜在VFB中具有好的应用潜力。 展开更多
关键词 膜 磺化支化聚苯并咪唑 质子传导率和选择性 全钒液流电池
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高分散COF基离子传导膜提高全钒液流电池性能
4
作者 房庭旭 逄博 +3 位作者 崔福军 姜晓滨 吴雪梅 贺高红 《膜科学与技术》 北大核心 2025年第4期95-103,112,共10页
提出一种单体与聚合物溶液先浇铸成前驱体膜,而后溶剂热原位生长的高分散COF复合膜制备方法。硫酸酯化聚苯并咪唑(PBIOSO 3H)与磺酸氨单体间具有强氢键相互作用,可在膜中均匀分散单体并原位限域生长磺酸共价有机框架(SCOF),解决了COFs... 提出一种单体与聚合物溶液先浇铸成前驱体膜,而后溶剂热原位生长的高分散COF复合膜制备方法。硫酸酯化聚苯并咪唑(PBIOSO 3H)与磺酸氨单体间具有强氢键相互作用,可在膜中均匀分散单体并原位限域生长磺酸共价有机框架(SCOF),解决了COFs掺杂膜易团聚的问题。硫酸酯化聚苯并咪唑膜中引入SCOF后,质子传导率提高了89.7%,面电阻降低了48.6%,氢钒离子选择性提高了1.5倍。其全钒液流电池在电流密度200 mA/cm^(2)下,能量效率达到79.5%,远高于商业化的Nafion212膜(69.9%),表明本文提出的单体浇铸原位生长制备高分散COF基离子传导膜的方法可以有效提高全钒液流电池性能。 展开更多
关键词 质子交换膜 全钒液流电池 共价有机框架 高分散
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全钒液流电池用活化石墨毡制备及性能研究
5
作者 王钰洁 张帆 巨安奇 《电源技术》 北大核心 2025年第8期1765-1773,共9页
全钒液流电池(VRFBs)在大规模长时储能领域极具竞争优势,石墨毡(GFs)电极作为电化学反应发生的场所,是决定VRFBs性能和循环寿命的关键材料。分别以KOH和ZnCl_(2)作为活化剂对GFs进行活化处理,提高了GFs比表面积并产生丰富的孔隙结构,同... 全钒液流电池(VRFBs)在大规模长时储能领域极具竞争优势,石墨毡(GFs)电极作为电化学反应发生的场所,是决定VRFBs性能和循环寿命的关键材料。分别以KOH和ZnCl_(2)作为活化剂对GFs进行活化处理,提高了GFs比表面积并产生丰富的孔隙结构,同时引入含氧官能团并改善GFs的亲水性,最终提高了电极的电化学活性。4%(质量分数)KOH活化后的GFs(KGF-4)具有丰富的孔隙结构和较高的含氧官能团含量,为钒氧化还原反应提供更多的反应面积和丰富的活性位点,具有最佳电化学活性;KGF-4电极组装的VRFBs在100 mA/cm^(2)电流密度下运行的能量效率(energy efficiency,EE)为80.23%,高于GFs(70.5%)和4%(质量分数)ZnCl_(2)活化后的GFs(76.98%)。这为兼具良好亲水性、高EE的VRFBs用GFs的活化设计提供了可行思路。 展开更多
关键词 全钒液流电池 石墨毡 活化 电池性能
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基于功率自适应的全钒液流电池储能系统充放电控制策略
6
作者 张红 邱亚 +3 位作者 李金中 谢毓广 许可 李鑫 《高压电器》 北大核心 2025年第11期175-186,共12页
针对全钒液流电池(VFB)储能系统在传统恒功率充放电控制下存在的初始电流冲击大和能量利用率低等问题,文中提出一种基于功率自适应的充放电控制策略。该策略通过自适应功率调节机制,动态优化充放电功率轨迹:在充放电初期有效抑制电流冲... 针对全钒液流电池(VFB)储能系统在传统恒功率充放电控制下存在的初始电流冲击大和能量利用率低等问题,文中提出一种基于功率自适应的充放电控制策略。该策略通过自适应功率调节机制,动态优化充放电功率轨迹:在充放电初期有效抑制电流冲击,延长电池寿命;在末期则动态调节功率变化速率,使端电压逼近截止电压,拓宽荷电状态(SOC)可用区间,实现深度充放电,避免因触及电压限制而降低利用率。为全面反映电池运行特性,建立了涵盖电气、电化学、流体力学及温度场的VFB多物理场耦合模型,并给出了功率自适应控制策略的控制框图和算法。仿真分析表明,与传统恒功率控制相比,自适应策略将充放电初始冲击电流分别控制在269.2、-286.7 A;充电终止SOC达到88.0%,放电终止SOC降至1.1%;库伦效率从84.89%提升至89.96%。该自适应策略显著改善了系统安全性和容量利用率,具备良好的工程应用前景。 展开更多
关键词 全钒液流电池 储能系统 功率自适应 充放电控制 多场耦合模型
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计及SOH的全钒液流电池并联控制策略
7
作者 张红 李金中 +1 位作者 李鑫 张媛 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第6期2442-2450,共9页
传统下垂控制策略忽略了储能系统的健康状态(state of health,SOH),无法保证SOH的均衡,甚至可能加剧SOH的差异。为了确保直流微电网的稳定运行并维持储能系统内部的功率平衡,需要结合储能模块的健康状态(SOH),制定并联储能系统的控制策... 传统下垂控制策略忽略了储能系统的健康状态(state of health,SOH),无法保证SOH的均衡,甚至可能加剧SOH的差异。为了确保直流微电网的稳定运行并维持储能系统内部的功率平衡,需要结合储能模块的健康状态(SOH),制定并联储能系统的控制策略。本工作在现有下垂控制策略基础上提出了一种计及SOH的改进下垂法作为并联储能系统控制策略,并且引入了二次补偿环节减少母线压降,建立了改进下垂控制模型,探究了采用二次补偿环节维持系统电压稳定方面的有效性和幂指数n对功率平衡速度的影响,通过MATLAB/Simulink仿真证明了该策略在全钒液流电池并联储能系统中的有效性,为提升直流微网储能系统管理的准确性和效率提供了有效途径。 展开更多
关键词 全钒液流电池 下垂控制 SOH 并联控制
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全钒液流电池的电极结构研究进展 被引量：1
8
作者 李跃林 刘祉妤 +5 位作者 郭森 刘晓君 张蓬亮 王程程 梁原 王锐 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第2期601-612,共12页
全钒液流电池(VRFB)作为一种极具前途的大规模储能技术,提高电池功率密度和运行效率是降低液流电池成本的有效途径之一。电极是实现电能与化学能相互转换的核心场所,电极材料的结构特性和表面性质直接影响电化学反应速率、电池内阻和电... 全钒液流电池(VRFB)作为一种极具前途的大规模储能技术,提高电池功率密度和运行效率是降低液流电池成本的有效途径之一。电极是实现电能与化学能相互转换的核心场所,电极材料的结构特性和表面性质直接影响电化学反应速率、电池内阻和电解液传输过程,从而影响电池性能。通过开发宏观、微观有序的电极结构,达到电极传输性能和电化学性能协同提升的目的。本文全面综述了对电极从宏观到微观层面上的结构设计及在全钒液流电池中的研究进展。在宏观尺度上,总结分析了电极压缩比、电极流场结构、电极几何形状等结构参数对电池性能的影响;在微观尺度上,通过物理和化学方法构建了多级孔分布的单层电极结构和具有梯度分布的多层电极结构,可以增大电极比表面积,促进电化学反应,同时改善电解液在电极表面的扩散。最后,对电极结构设计存在的问题及下一步研发方向进行了展望。 展开更多
关键词 全钒液流电池 电极 结构设计
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全钒液流电池多孔电极受压后性能变化的数值模拟
9
作者 王庆泰 张赛 王杰敏 《高校化学工程学报》 北大核心 2025年第2期322-332,共11页
全钒液流电池在组装的过程中多孔电极会产生压缩,使得部分电极侵入流道进而影响电池性能。考虑到多孔电极和电解液热物理性质之间的差异,建立了全钒液流电池非均匀压缩多孔电极三维非等温热分析模型。分析了不同压缩比对电极非均匀压缩... 全钒液流电池在组装的过程中多孔电极会产生压缩,使得部分电极侵入流道进而影响电池性能。考虑到多孔电极和电解液热物理性质之间的差异,建立了全钒液流电池非均匀压缩多孔电极三维非等温热分析模型。分析了不同压缩比对电极非均匀压缩多孔电极内部反应物质浓度分布、温度分布、反应热特性、过电位分布和电池平均功率的影响。结果表明:压缩比增大时,电极非均匀压缩多孔电极内部反应物质浓度分布均匀性增大,电极内部整体温度上升,边缘区域温度存在极值现象,负极处欧姆热、极化热和电化学热会先减少再增加,电池的平均功率峰值下降,正极处过电位上升。 展开更多
关键词 全钒液流电池 多孔电极非均匀压缩 非等温 数值模拟
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全钒液流电池用纤维素纳米晶掺杂混合基质膜
10
作者 刘鑫 郑皓仁 +3 位作者 陈强 丁静怡 黄康 徐至 《化工学报》 北大核心 2025年第5期2294-2303,共10页
设计了用于全钒液流电池的纤维素纳米晶(CNC)掺杂的磺化聚醚醚酮(SPEEK)混合基质膜,CNC表面大量的羟基和磺酸基团使其具有良好的亲水性,这些基团的存在也能改善填料和聚合物之间的界面相容性。此外,CNC的高结晶度和高纵横比确保了膜在... 设计了用于全钒液流电池的纤维素纳米晶(CNC)掺杂的磺化聚醚醚酮(SPEEK)混合基质膜,CNC表面大量的羟基和磺酸基团使其具有良好的亲水性,这些基团的存在也能改善填料和聚合物之间的界面相容性。此外,CNC的高结晶度和高纵横比确保了膜在强酸性和强氧化性条件下高的稳定性以及良好的活性离子阻隔能力。同时其表面丰富的—OH基团与水分子以及SPEEK中丰富的—SO_(3)H基团构建了高度互连的亲水离子纳米团簇,实现高达0.073 S·cm^(-1)的质子传导率。使用其组装的电池在120 mA·cm^(-2)的电流密度下电压效率(VE)可达88.7%,远远超过SPEEK膜(78.3%),表明SPEEK/CNC膜在全钒液流电池中具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 全钒液流电池 混合基质膜 纤维素纳米晶
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星形交联剂交联的磺化聚苯并咪唑膜的制备及其在全钒液流电池中的应用 被引量：1
11
作者 史小虎 黄怡馨 +1 位作者 邹涛 袁依婷 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第4期1377-1385,共9页
制备全钒液流电池是一种实现长时储能的重要途径,其具有功率密度高、本征安全以及容量和能量可解耦的优点。但是,目前商用的全钒液流电池,仍然存在能量效率低和循环稳定性差的问题,这主要是由常用的Nafion膜材料离子选择性差所导致的。... 制备全钒液流电池是一种实现长时储能的重要途径,其具有功率密度高、本征安全以及容量和能量可解耦的优点。但是,目前商用的全钒液流电池,仍然存在能量效率低和循环稳定性差的问题,这主要是由常用的Nafion膜材料离子选择性差所导致的。本工作通过合成星形交联剂成功制备了一种交联的磺化聚苯并咪唑微孔质子交换膜(tbt-SP-110)。在磺化聚苯并咪唑膜中引入星形交联剂,构建了离子传输通道。此通道不仅起到了加速质子传导的作用,同时可以容纳水分子限制膜材料的溶胀,结合聚苯并咪唑本征高离子选择性,实现了质子的快速选择性传输。得益于膜材料优异的性能,在250 mA/cm^(2)电流密度条件下,库仑效率和能量效率分别能达到99.45%和79.06%。在200 mA/cm^(2)电流密度条件下,循环100圈后容量保持率可以达到72%,展现了其应用于高性能全钒液流电池的潜力。 展开更多
关键词 星形交联剂 聚苯并咪唑微孔膜 低面电阻 高离子选择性 全钒液流电池
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全钒液流电池碳毡电极的热处理活化研究
12
作者 王泓 张开悦 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第2期488-496,共9页
钒电池是发展低碳电力系统急需的长时储能技术,开发高功率电堆是推进钒电池规模应用的重要途径。电极,作为钒电池功率单元的关键材料,是实现高功率电池技术的核心。为了改善现有碳毡电极的电化学性能,本工作设计了两种热处理活化策略,... 钒电池是发展低碳电力系统急需的长时储能技术,开发高功率电堆是推进钒电池规模应用的重要途径。电极,作为钒电池功率单元的关键材料,是实现高功率电池技术的核心。为了改善现有碳毡电极的电化学性能,本工作设计了两种热处理活化策略,即低温长时处理和高温短时处理。在空气气氛下,通过调节处理温度和时间对原始碳毡进行活化改性。利用扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、接触角测试、循环伏安、交流阻抗及单电池充放电测试研究了活化电极的物理化学及电化学性能。结果表明:低温长时处理能够可控地增加碳毡纤维粗糙度,且对石墨结构影响较小,保证碳毡的力学性能。经450℃热处理6 h后的活化碳毡对VO^(2+)/VO_(2)^(+)和V^(2+)/V^(3+)反应表现出最佳的电化学活性,BET比表面积增加至1.75 m^(2)/g,表面含氧官能团含量增加至10.38%(原子百分比),引入的极性基团极大改善了电极的亲液性。将活化后的碳毡组装到单电池中,电池在300 mA/cm^(2)电流密度下可实现77.8%能量效率,远高于原始碳毡。本工作为现有商用碳毡电极的活化改性提供了实用化指导思路,对高功率钒电池开发具有重要实际意义。 展开更多
关键词 全钒液流电池 电极 碳毡 热处理 活化
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全钒液流电池容量衰减与抑制技术研究进展
13
作者 段永龙 滑夏 +3 位作者 韩子娇 谢冰 胡姝博 李爱魁 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第6期2540-2554,共15页
全钒液流电池具有寿命长、安全性高、能量控制管理简单、功率和容量完全解耦等优点,适用于新型电力系统中新能源发电波动平滑、削峰填谷、稳压调频等应用场景,近年来已经开始规模化推广应用。由于隔膜等关键材料特性、电堆及管道系统结... 全钒液流电池具有寿命长、安全性高、能量控制管理简单、功率和容量完全解耦等优点,适用于新型电力系统中新能源发电波动平滑、削峰填谷、稳压调频等应用场景,近年来已经开始规模化推广应用。由于隔膜等关键材料特性、电堆及管道系统结构、电解液成分等全钒液流电池的固有特点,其运行过程中存在容量衰减问题,为保障全钒液流电池寿命,提高能量效率,减少正负极离子浓度及价态再平衡等运维频次,国内外对全钒液流电池容量衰减抑制进行了大量研究。本文从容量衰减机理和抑制方法角度分析了全钒液流电池容量衰减影响因素,总结了不同应用工况下水和钒离子的迁移、自放电和析气副反应、温度与浓度等对容量衰减影响的研究现状,阐明了容量衰减机理。重点分析了隔膜、电解液相关材料应用工况对容量衰减抑制的影响规律,以及基于流量、充放电制度、活性物质浓度调整等参数的容量衰减抑制技术,展望了基于应用工况的全钒液流电池容量衰减抑制新兴技术,为全钒液流电池运行中的电解液容量保持提供指导依据。 展开更多
关键词 全钒液流电池 容量衰减 抑制技术 工况
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全钒液流电池储能系统性能及其影响因素分析
14
作者 林友斌 陈蒙蒙 杨霖霖 《电源技术》 北大核心 2025年第6期1279-1285,共7页
对影响全钒液流电池储能系统效率的因素进行了全面分析,提出了液流电池能流表和能流图。以4 MW/20 MWh储能系统为例,探究了液流电池储能系统内电能的传输路径以及各个环节所产生的能量损失情况,进而明确了在不同边界条件下的效率量化定... 对影响全钒液流电池储能系统效率的因素进行了全面分析,提出了液流电池能流表和能流图。以4 MW/20 MWh储能系统为例,探究了液流电池储能系统内电能的传输路径以及各个环节所产生的能量损失情况,进而明确了在不同边界条件下的效率量化定义,为系统性能评估提供了更为精准的依据。此外,分析了液流电池综合效率的影响因素及相互关联关系,并对其未来发展方向进行了思考和展望。 展开更多
关键词 全钒液流电池 储能系统效率 能流表 能流图
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基于全钒液流电池模拟的正负极浓度失衡研究
15
作者 林永健 韩子娇 +2 位作者 谢冰 胡姝博 李爱魁 《电源技术》 北大核心 2025年第10期2162-2172,共11页
针对全钒液流电池长期循环中正负极电解液浓度失衡引发的电压效率衰减问题,基于COMSOLMultiphysics仿真软件,构建能斯特-普朗克方程与三次电流分布模块耦合的二维多物理场模型,解析浓度失衡-过电位分布-极化机制的动态关联。研究表明,... 针对全钒液流电池长期循环中正负极电解液浓度失衡引发的电压效率衰减问题,基于COMSOLMultiphysics仿真软件,构建能斯特-普朗克方程与三次电流分布模块耦合的二维多物理场模型,解析浓度失衡-过电位分布-极化机制的动态关联。研究表明,浓度失衡导致电极入口5 mm处电化学反应电流密度最大,诱发负极近膜侧局部放电过电位高达0.11V,且放电工况下该区域过电位较充电过程增加0.019V。在以正极为动力学约束的钒电池电化学反应中,浓度失衡导致充电时隔膜内H⁺浓度下降,使正极活化极化为主导。放电过程中膜内H⁺浓度随失衡加剧增大,进而增大负极的浓差极化。高电流密度下,沿电解液流动方向的浓度梯度明显增大,负极浓差极化增大导致电压效率最大衰减19.35%。本研究结果可为电解液使用策略研究及运行参数调整提供指导。 展开更多
关键词 全钒液流电池 COMSOL模拟 浓度失衡 过电位 极化 电压效率
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全钒液流电池用关键材料技术指标特性需求分析和产业发展状况
16
作者 李全龙 陶媛媛 +4 位作者 王梦迪 穆生胧 张蓉蓉 倪胜蓝 刘宗浩 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第11期4170-4183,共14页
离子交换膜、电极、双极板和钒电解液是全钒液流电池的关键材料,对于全钒液流电池的性能和成本具有至关重要的影响。关键材料技术指标是衡量关键材料能否在全钒液流电池中应用的标准,是关键材料供应商出厂检验和全钒液流电池厂商入场质... 离子交换膜、电极、双极板和钒电解液是全钒液流电池的关键材料,对于全钒液流电池的性能和成本具有至关重要的影响。关键材料技术指标是衡量关键材料能否在全钒液流电池中应用的标准,是关键材料供应商出厂检验和全钒液流电池厂商入场质检的重要依据。本文从产业发展和应用角度出发,首先详细介绍了全钒液流电池关键材料的特性需求及相关技术指标内容,以便增强电池上游关键材料供应商对技术指标的理解,指导关键材料开发和优化方向。其次,简要阐述了现阶段关键材料主要类型、生产工艺及其产业发展状况,有助于增强全钒液流电池行业从业人员对上游关键材料供应链情况的了解和把控。另外,从全钒液流电池行业发展角度出发,讨论了关键材料现阶段研究重点以及未来产业化发展要求和方向。本文提出,在保证全钒液流电池性能的前提下,成本指标和寿命指标是关键材料未来产业化关注的核心指标,是降低全钒液流电池系统成本,延长全钒液流电池服役年限,提升全钒液流电池市场竞争力的重要保障。 展开更多
关键词 全钒液流电池 关键材料 离子交换膜 电极 双极板 钒电解液
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全钒液流电池电解液原料与制备技术的研究进展
17
作者 金也 苏士焜 +1 位作者 王梦皓 郑金玉 《石油学报(石油加工)》 北大核心 2025年第6期1665-1675,共11页
全钒液流电池具有本质安全、循环寿命长、环境友好、配置灵活等优势,在液流电池技术领域得到广泛研究和应用。电解液的稳定性是影响全钒液流电池性能和循环寿命的关键因素,同时也占据了40%~50%的电池成本。总结了全钒液流电池电解液的... 全钒液流电池具有本质安全、循环寿命长、环境友好、配置灵活等优势,在液流电池技术领域得到广泛研究和应用。电解液的稳定性是影响全钒液流电池性能和循环寿命的关键因素,同时也占据了40%~50%的电池成本。总结了全钒液流电池电解液的工作原理,对比了多种液流电池电解液特性,聚焦讨论了以VOSO_(4)与V_(2)O_(5)为钒源的V^(3.5+)电解液制备技术发展历程,包括成熟的直接与间接电解法制备策略,以及新兴的Pt/C基催化剂制备路径。在探讨利用工业废料如钒渣、含钒废液作为钒源,以及引入氯离子提升电解液性能的研究进展基础上展望了未来研究方向,旨在为全钒液流电池电解液技术的进步与应用提供前瞻性见解。 展开更多
关键词 全钒液流电池 电解液 五氧化二钒 电化学活性 稳定性
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全钒液流电池电极材料关键问题及应对策略
18
作者 蔡家辉 朱凯 赖勤志 《精细化工》 北大核心 2025年第11期2380-2391,2406,共13页
全钒液流电池(VRFB)凭借寿命长、安全、环保以及容量规模可扩展等特性,成为未来极具前途的大规模储能系统之一。电极作为VRFB核心部件,对电池能量效率具有重大影响。但电极催化面积不足、催化活性低、长循环过程中老化损耗、存在的副反... 全钒液流电池(VRFB)凭借寿命长、安全、环保以及容量规模可扩展等特性,成为未来极具前途的大规模储能系统之一。电极作为VRFB核心部件,对电池能量效率具有重大影响。但电极催化面积不足、催化活性低、长循环过程中老化损耗、存在的副反应——析氢反应(HER)等阻碍了VRFB的进一步商业化。电极老化和HER会减少VRFB的使用寿命,降低VRFB的性能。对于电极老化以及HER问题缺少可靠的应对策略,亟需对已有的研究成果进行归纳总结。该文首先综述了提高电极催化面积及催化活性的改性策略;然后,详细讨论了电极老化特征、老化监测方法、HER的影响因素及HER先进的表征技术;最后,结合研究现状,为VRFB电极材料未来的发展提出了切实可行的建议:加固碳纤维以及增强电极中sp^(2)碳稳定性将是延缓电极老化的重要策略,金属和金属氧化物催化剂以及更均匀的电极材料则具有抑制HER的巨大潜力。 展开更多
关键词 全钒液流电池 电极材料 大规模储能 电极老化 析氢反应
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全钒液流电池建模及SOC在线估计研究进展 被引量：2
19
作者 张爱芳 魏邦达 +8 位作者 李卓昊 杨洋 杨添强 姚俊 张杰 刘飞 李浩秒 王康丽 蒋凯 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1036-1049,共14页
全钒液流电池(VRFB)具有高安全、长寿命的优势,在大规模电力储能领域中具有广阔的应用前景。高精度的电池模型及准确的电池荷电状态(SOC)估计是全钒液流电池实际应用的重要技术基础,也是其规模应用面临的主要挑战。本文对全钒液流电池... 全钒液流电池(VRFB)具有高安全、长寿命的优势,在大规模电力储能领域中具有广阔的应用前景。高精度的电池模型及准确的电池荷电状态(SOC)估计是全钒液流电池实际应用的重要技术基础,也是其规模应用面临的主要挑战。本文对全钒液流电池仿真模型、模型参数辨识、SOC监测与在线估计,以及全钒液流电池特有的SOC估计影响因素进行综述。首先介绍了电化学模型和等效电路模型2类仿真模型,分析比较了几种用于VRFB的等效电路模型的原理及优缺点。重点综述了全钒液流电池荷电状态监测方法,包括:安时积分法、开路电压法、电位滴定法、电导率法和光学分析法,以及更具工程应用前景的荷电状态在线估计方法。总结了全钒液流电池模型参数离线与在线辨识技术,介绍了基于滤波算法与数据驱动算法的荷电状态在线估计方法。在全钒液流电池SOC估计特异性影响因素方面,讨论了包括钒离子的跨膜迁移、负极氧化副反应、负极析氢反应和温度对参数辨识与荷电状态估计的影响规律,总结展望了全钒液流电池建模及SOC在线估计面临的问题及未来研究方向。 展开更多
关键词 全钒液流电池 仿真模型 模型参数辨识 荷电状态 在线估算
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全钒液流电池离子导电膜的选择性 被引量：1
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作者 张巍 宋权斌 +8 位作者 周运河 董梦瑶 李婕 伍乔 付业昊 梁垚城 尹艳山 成珊 宋健 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4859-4870,共12页
全钒液流电池(VFB)具有功率大、容量大、效率高、安全性能高的特点,近年来在储能应用方面受到广泛关注。离子导电膜作为VFB的关键组件,存在严重的钒离子交叉污染问题,易造成电池容量损失,降低电池使用寿命,因此深入了解VFB离子导电膜的... 全钒液流电池(VFB)具有功率大、容量大、效率高、安全性能高的特点,近年来在储能应用方面受到广泛关注。离子导电膜作为VFB的关键组件,存在严重的钒离子交叉污染问题,易造成电池容量损失,降低电池使用寿命,因此深入了解VFB离子导电膜的选择性和质子传导对电池性能具有重要意义。本文综述了VFB中阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性离子交换膜以及多孔膜等的研究进展,分析了离子导电膜上钒离子的渗透和质子的传输,重点总结了离子导电膜的改性、超薄复合膜设计、膜内微观结构优化及离子基团功能化对提高离子导电膜选择性和电导率的影响,较为全面地阐述了当前VFB离子导电膜选择性和电导率之间的平衡问题,为开发高性能、低成本、长寿命的离子导电膜,促进其商业化发展提供了参考依据,并展望了基于质子传导机制的氢键网络结构、多孔导电膜、低成本的超薄复合膜以及利用分子动力学模拟离子跨膜来提高VFB离子导电膜选择性的研究方向。 展开更多
关键词 全钒液流电池 离子交换膜 多孔膜 离子选择性 渗透率
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