近日,来自和瑞储能公司技术研发部的李肖静在中央研究院举办的第七届“创新·奋斗”五四青年学术报告会上获得三等奖。李肖静从事的是铁铬液流电池电解液的研发工作。入职后参与了多项研究项目,负责电解液杂质研究、电解液配方研究、电解液结晶研究并参与了多项检测技术的开发和储能系统运行技术支持等工作,目前已申请五篇专利。
时代青年创新突破:追踪和瑞电投的电解液研发之旅与成就
液流电池作为一种长时储能技术,其核心特点是功率模块和容量模块能够实现分离,储能容量越高,电解液的成本占比越大;电解液容量的衰减会降低储能效率。
前期,公司通过使用高纯度低杂质的电解液降低容量衰减和低效率的影响,此项成本较高。为提高低纯度电解液的可用性,在部门领导和团队的支持下,李肖静开展了电解液中杂质种类和含量对电解液的性能影响的研究。
李肖静面对的第一个难题是电解液成分复杂,杂质种类多,并且杂质之间、杂质与铁铬组分浓度差异大,定量测试过程容易互相干扰,测试数据相差很大且不稳定,毫无规律。
为解决这个问题,李肖静提出电解液样品的前处理方法,降低了铁铬的影响,最终建立了准确度高、误差可接受的微量杂质测试方法。目前和瑞储能公司的电解液样品杂质测试一直在使用该测试方法。
杂质的研究最终是要得到量化数据,指导电解液生产工艺优化。结合对电解液原料工艺的分析,和瑞储能筛选出十几种可能有关键影响的杂质类型,通过数据分析,揭示杂质元素对电解液的作用强弱关系。
同时,李肖静开展了电沉积法研究关键杂质的作用机制的工作,为电解液提纯工艺优化提供理论支持。这部分工作的具体研究过程是用电沉积法和单电池测试法,从宏观上观测该过程电解液性能变化,同时采用循环伏安法和微量元素表征的方法从微观层面证实了杂质的作用影响,揭示了杂质去除——提升电解液性能的多种规律。
最终,此项研究工作也推动电解液价格降低约50%
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后续,李肖静根据公司和部门研发需求,开展了电解液主成分配方优化研究工作。筛选出8种电解液组成浓度,分析电解液组成调整对瓦时能量密度和经济性影响。优选出2种电解液组成配方,度电成本最高下降9.85%

根据产品和工程需求,李肖静还开展了不同状态的电解液的结晶特性研究,自主开发结晶研究方法并搭建系统装置进行电解液结晶测试方面的工作,结合不同SOC电解液中离子浓度变化,分析溶液组分浓度、充电状态与结晶特性的关系,为工程现场采取措施防止电解液结晶提供建议。

和瑞储能公司作为铁铬液流电池技术行业领头企业,公司在技术研发过程中总会遇到新的问题,需要团队成员开拓创新去解决问题。

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李肖静所在的技术团队在测试方法开发和行业标准流程制定工作方面投入了大量精力,除了结晶测试系统,还开发了适用于强酸性高浓度金属离子溶液的酸浓度检测方法和测试系统,已广泛应用于产品验收和系统运行过程监测工作中。
此外,技术团队在铁铬液流电池关键材料供应链建设、电极改性、催化剂及复合电极研究提升电解液反应活性、膜和双极板自研方面都进行了大量工作,不仅推动公司电堆和储能产品的技术迭代,更促进了行业发展的日益规范和健全。
关于和瑞电投储能 
和瑞电投储能科技公司成立于2020年11月,主营业务为铁-铬液流电池堆的生产及销售,属于国内率先将此技术规模化生产的新能源科技公司。
2021年3月,和瑞电投启动全球首条铁铬液流电池自动化生产线建设,于当年底建成,得到了省政府领导与各级地方政府领导的现场参观与指导。
2022年公司自动化产线生产的1MW铁铬液流电池堆已在内蒙古霍林河“源网荷储”示范项目上成功应用。
2023年3月,和瑞电投完成股份改制,成为由北京和瑞储能科技有限公司、山东高创控股集团有限公司共同出资成立的国有股份制企业。
2023年9月,电投完成产品的迭代升级,第二代注塑版铁铬液流电池电堆通过第三方产品检测,升级后的产品在性能、成本方面都有极强的市场竞争力。
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第二代铁铬液流电池电堆模型

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图摄于和瑞储能展台

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图摄于和瑞储能展台

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图摄于和瑞储能展台

来源:国家电投集团中央研究院
https://mp.weixin.qq.com/s/wE_pEx3uyK_LL1VYeWjwGQ
液流电池(Flow Battery)是一种可充电电池,它通过液体电解质的流动来存储电能。与传统的固态电池(如锂离子电池)不同,液流电池的能量存储组件(电解质)是分离的,通常储存在外部容器中,在充放电过程中通过电池单元循环。
液流电池是一种活性物质存在于液态电解质中的电池技术,电解液在电堆外部,在循环泵的推动下流经电堆,实现化学能与电能的转换。国际上液流电池主要有全钒液流电池、锌溴电池、铁铬电池、多硫化钠溴电池4种技术路线。
其中全钒液流电池目前产业链建设和技术成熟度相对较高。全钒液流电池系统由功率单元(电堆),能量单元(电解液和电解液储罐),电解液输送单元(管路、阀、泵、传感器等辅助部件)以及电池管理系统等组成。其中,电堆由离子交换膜、电极、双极板、电极框、密封等材料构成。液流电池生产线包括(双极板,膜裁切,碳毡裁切,电堆堆叠组装)等。欢迎申请加入微信群。
另外欢迎加入通讯录:https://www.aibang360.com/contacts/100278100042
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作者 808, ab