全钒液流电池是目前技术成熟度最高的一种液流电池,作为大规模长时储能的首选技术之一,可以实现可再生能源平滑输出,为高比例可再生能源并网应用提供保障。其中,双极板是全钒液流电池的关键部件之一。
全钒液流电池双极板发展趋势

图源网络 侵权联系删除

今天给大家简单介绍一下液流电池双极板发展趋势,如有不足欢迎加群交流探讨。

双极板作为全钒液流电池体系中的多功能关键部件,能够对电池充放电过程中产生的电流进行收集与传导,为膜、电极提供有效的机械支撑,将多个单电池连接起来并防止正负极电解液的互混和电极的直接接触,对电堆能量效率有显著影响。

因此,理想的双极板材料通常需要具备良好的导电性、电化学稳定性、耐腐蚀性和一定的机械强度等,然而几者特性往往难以兼顾。双极板材料按照材料的组成,主要分为三种类型:金属双极板、石墨双极板和碳塑复合双极板。

全钒液流电池双极板发展趋势

近年来,在双极板原有的平板结构中引入流道,或者直接采用含有流道结构的模具制备成型的双极板,通过改善电解液的流动特性,减小液相传质损失,进而提升电池性能,也陆续开发了电极-双极板一体化结构等诸多新型双极板设计开发工作。
全钒液流电池双极板发展趋势

图摄于南海碳材2024年电池展展台

在近期的展会上,通过对各家展品的观察,小编不难发现,双极板主要发展趋势集中在材料创新、设计优化、先进制造技术的应用、成本效率提升以及可持续性的增强上。

如南海碳材第III代双极板采用石墨烯材料制备,相比于第II代,在尺寸上有所改变,同时提升了产品抗拉强度、体电导率、全载电流密度、气密性以及体电阻率等关键指标。

全钒液流电池双极板发展趋势

以下是液流电池双极板发展的几个主要趋势:

1.材料创新    
双极板的材料选择直接影响其耐腐蚀性、电导率和机械强度。早期,双极板多采用石墨或金属材料,如不锈钢或钛。这些材料虽然具有良好的电导性和一定的耐腐蚀性,但成本相对较高。近年来,研究者开始探索更多种类的复合材料,如碳/树脂复合材料,不仅能降低成本,还能提供良好的化学稳定性和加工灵活性。
全钒液流电池双极板发展趋势

碳塑复合双极板/图源:中钠储能技术有限公司

2.结构和设计优化   

为了提高电池的性能,双极板的结构设计也在不断进步。传统的平板设计逐渐向微结构设计转变,例如采用微通道或凹槽结构,可以增加电解液的流动性和电池的反应面积,从而提高电池的功率密度和能量效率。此外,这些微结构设计还有助于减少电池内部的压力损失和改善温度控制。

全钒液流电池双极板发展趋势

传统的流道设计:(a) 平行流道 (b) 蛇形流道 (c) 交指流道

全钒液流电池双极板发展趋势

(a)单蛇形流道,(b)交指流道,(c)多蛇形流道,(d)进口销交指流道

全钒液流电池双极板发展趋势

石墨板|图摄于华熔科技展台

3.制造技术进步       
3.制造 

随着3D打印和CNC加工等现代制造技术的发展,双极板的生产过程更加精细和高效。这些技术不仅可以实现复杂结构的快速制造,而且可以在不增加额外成本的情况下,进行小批量或定制化生产。这对于液流电池这种需要高度定制化设计的产品来说,是一个重大的技术进步。

4.成本效率    

成本一直是限制液流电池商业化的主要因素之一。通过改进材料、设计和制造工艺,双极板的成本正在逐步降低。更经济的双极板将使液流电池更具市场竞争力,特别是在大规模储能领域,如电网调节和可再生能源储存等。

5.可持续性和环保设计   

环保和可持续性是现代能源技术的重要方向。液流电池双极板的发展也越来越重视环保材料和可回收设计。例如,探索生物基或可回收的复合材料用于双极板的制造,不仅减少了对传统化石燃料的依赖,还有助于降低电池的整体环境影响。

原文始发于微信公众号(艾邦液流电池网):全钒液流电池双极板发展趋势

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
双极板 设备 材料 检测 加工 液流电池 质子膜 隔膜材料 电堆 电解液 激光设备 其他
 

作者 808, ab