Métodos para mejorar el rendimiento a baja temperatura de las baterías de flujo.

Métodos para mejorar el rendimiento a baja temperatura de las baterías de flujo.

La eficiencia de las baterías de flujo líquido se reducirá significativamente a bajas temperaturas, y los iones de vanadio divalentes se precipitarán en los electrolitos de vanadio a bajas temperaturas, lo que afectará gravemente el rendimiento y la vida útil de la batería. Los principales factores que provocan el bajo rendimiento de las baterías de flujo líquido a bajas temperaturas son:

1. A bajas temperaturas, la viscosidad del electrolito aumenta, lo que resulta en una conductividad reducida;

2. A bajas temperaturas, aumenta la impedancia de transferencia de carga en la interfaz electrodo/diafragma;
A bajas temperaturas, la tasa de migración de sustancias activas en el electrolito disminuye y la polarización del electrodo aumenta.
Se proponen métodos eficaces para mejorar el rendimiento a baja temperatura de las baterías de flujo principalmente desde los aspectos de los electrodos, electrolitos y parámetros operativos.

1. Electrodos

Como sitio de reacción de sustancias activas, la actividad, conductividad, compresibilidad, porosidad, permeabilidad y otros parámetros de rendimiento del electrodo están directamente relacionados con el rendimiento de la batería. Entre ellos, la actividad del electrodo se ve más afectada por la temperatura. En las baterías de flujo de vanadio, la escasa actividad del electrodo negativo es el principal factor que restringe la mejora adicional del rendimiento de las baterías de flujo de vanadio. En la actualidad, la mayoría de los electrodos de baterías de flujo utilizan fieltro de grafito como electrodos. El fieltro de grafito es un material poroso.

Como electrodo, puede aumentar la superficie específica del electrodo y también puede usarse como capa de difusión. El fieltro de grafito común tiene poca actividad de electrodo. Incluso después del tratamiento a alta temperatura, la actividad del electrodo no puede ejercerse bien. En la actualidad, el principal trabajo de investigación se centra en la modificación y modificación de electrodos, especialmente es necesario mejorar la actividad del electrodo negativo.

La principal forma de mejorar la actividad electroquímica de los materiales de electrodos negativos a bajas temperaturas es modificar los electrodos. Los electrodos se modifican con catalizadores (como nanocables de TiN, TiC, MnO2, OTiB2, TixOy) y la actividad de los electrodos se mejora mediante el recubrimiento de la superficie y la deposición sobre los electrodos, lo que reduce la polarización electroquímica de la batería y las reacciones secundarias de la batería. batería al final de la carga y descarga.

2. electrolito

Como lugar de almacenamiento de sustancias activas en las baterías de flujo, el electrolito es la unidad de capacidad de las baterías de flujo. La conductividad del electrolito aumenta al aumentar la temperatura y la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura. El rendimiento integral de la batería se puede optimizar aumentando el estado de valencia integral del electrolito y aumentando el volumen del electrolito del electrodo negativo. Vea la influencia del estado del electrolito del electrodo negativo de la batería de flujo en el rendimiento de la batería.

Para los electrolitos de batería de vanadio, el electrolito del electrodo negativo es fácil de precipitar a bajas temperaturas, la estabilidad del electrolito del electrodo negativo es pobre a bajas temperaturas y la viscosidad aumenta y la conductividad disminuye. En la actualidad, las principales formas de mejorar el rendimiento a baja temperatura mediante electrolitos son:

1) Optimizar la composición del disolvente, optimizando la relación de concentración de iones de ácido sulfúrico-vanadio, para mejorar la estabilidad del electrolito del electrodo negativo a bajas temperaturas;
2) Desarrollar electrolitos ácidos mixtos, como electrolitos de vanadio del sistema de ácido clorhídrico y ácido sulfúrico.
3) Los aditivos, como sales inorgánicas, ácidos orgánicos, etc., a través de aditivos, destruyen el mecanismo de precipitación/precipitación para aumentar la barrera de precipitación/precipitación.

3. Parámetros de operación
Los parámetros de funcionamiento de las baterías de flujo incluyen principalmente el modo de carga y descarga, el caudal de electrolito, la temperatura, el SOC, etc. El rendimiento de las baterías de flujo se puede mejorar ajustando y optimizando los parámetros de funcionamiento. Por ejemplo, al final de la carga y descarga, el caudal de electrolito aumenta para aumentar la capacidad de la batería y la utilización del electrolito.

Las principales formas de mejorar el rendimiento de las baterías de flujo a bajas temperaturas optimizando los parámetros de funcionamiento son:

1) Aumente el caudal del electrolito, aumente activamente la difusión del electrolito, reduzca la polarización de la concentración del electrolito en el electrodo, reduzca la impedancia de difusión y mejore el rendimiento de la batería de flujo;

2) Controle el SOC y opere la batería de flujo a un SOC tan bajo como sea posible. A bajas temperaturas se deteriora la estabilidad del electrolito del electrodo negativo. Al reducir la concentración de iones de vanadio divalentes en el electrodo negativo, se reduce el riesgo de precipitación de iones de vanadio divalentes;

3) Reducir la densidad de carga y descarga (potencia). A bajas temperaturas, el rendimiento electroquímico disminuye y existe el riesgo de que la batería de flujo líquido no pueda funcionar normalmente en condiciones de alta densidad. Al controlar el modo de carga y descarga, la carga y descarga de alta potencia (densidad) no se realiza a bajas temperaturas. Después de funcionar durante un período de tiempo, el calor generado se utiliza para aumentar la temperatura antes de la carga y descarga de alta potencia.