高“氈“遠(yuǎn)矚：液流電池電極材料的技術(shù)發(fā)展方向
分類：前沿資訊
- 作者：中和儲(chǔ)能
- 發(fā)布時(shí)間：2025-01-10
【概要描述】對(duì)電極材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和表面性質(zhì)改性對(duì)于提升電池的功率密度、運(yùn)行效率和使用壽命，降低系統(tǒng)成本具有重要意義。
電極作為液流電池電堆核心零部件的關(guān)鍵材料之一，為充放電過(guò)程中的氧化還原反應(yīng)提供反應(yīng)場(chǎng)所，并為內(nèi)部活性物質(zhì)的傳輸提供通道。電極材料的性能直接影響著電化學(xué)反應(yīng)速率、電池內(nèi)阻和電解液傳輸過(guò)程，因此對(duì)電極材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和表面性質(zhì)改性對(duì)于提升電池的功率密度、運(yùn)行效率和使用壽命，降低系統(tǒng)成本具有重要意義。
電極材料分為金屬電極、碳素電極和復(fù)合電極。早期使用金屬電極材料，例如金、鉛、鈦等單質(zhì)金屬，以及鈦基鉑、鈦基氧化銥等合金材料。但金屬電極材料存在很多缺陷，電化學(xué)性能欠缺或者成本過(guò)高，后改用碳素類電極材料。例如石墨、玻碳、碳?xì)?、石墨氈、碳布以及碳纖維等，該類碳材料化學(xué)穩(wěn)定性好，導(dǎo)電性好，易制備且成本低。研究發(fā)現(xiàn)，玻碳電極可逆性差，石墨和碳布電極在充放電過(guò)程中易被刻蝕損耗，而且這幾種材料的比表面積小，造成電池內(nèi)阻較大，難以大電流充放電。碳紙電極比表面積雖大，穩(wěn)定性也較好，但親水性較差，電化學(xué)活性不高，目前最廣泛使用的電極材料是碳?xì)只蚴珰?，它們都屬于碳纖維紡織材料。
目前，碳?xì)制渖虡I(yè)化的制備方法包括：1、以PAN基預(yù)氧化纖維，在高端無(wú)紡針刺設(shè)備上編織加工成特定要求厚度及平米克重、均勻性好的平板氈作為原料用氈；2、催化劑涂鋪：在連續(xù)碳化石墨化爐入口處，氧化絲工業(yè)平板氈先用特定設(shè)備均勻涂鋪燒結(jié)催化劑；3、高溫?zé)Y(jié)：平板氈連續(xù)進(jìn)入連續(xù)碳化石墨化爐，經(jīng)碳化、沉積、石墨化處理，得到表面沉積大量碳納米管的石墨氈中間產(chǎn)品；4、表面處理：將石墨碳纖維中間產(chǎn)品連續(xù)進(jìn)入活化爐，將表面沉積有大量碳納米管的石墨碳纖維中間產(chǎn)品進(jìn)行羰基化處理，增加電極石墨氈的電化學(xué)活性。
石墨氈電極本身具有一定的催化活性，但催化活性有限，會(huì)產(chǎn)生較大的電化學(xué)極化阻抗，因此針對(duì)液流電池，特別是對(duì)于在較高電流密度下運(yùn)行的全釩液流電池，對(duì)電極材料的改性以提高電催化活性和電化學(xué)可逆性是非常必要的。其中，中和儲(chǔ)能自主開(kāi)發(fā)具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的催化劑負(fù)載電極，在石墨氈電極上負(fù)載催化劑顆粒的技術(shù)與工藝上，采用石墨氈電極表面附加高反應(yīng)活性的催化物質(zhì)，可將釩電池效率提升3-5個(gè)百分點(diǎn)，電解液的利用率提升5%，從提效降本的角度來(lái)看，全釩液流電池系統(tǒng)的EPC成本也能降低大概5%左右。
全釩液流電池-儲(chǔ)能系統(tǒng)/BMS
液流電池-非氟離子交換膜
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