La estructura de pila de la batería de flujo de vanadio

La estructura de pila de la batería de flujo de vanadio

El Sistema de almacenamiento de energía de batería de flujo líquido de vanadio. se compone principalmente de una pila de baterías, una unidad de suministro y almacenamiento de electrolitos, un sistema de gestión de baterías, un sistema de conversión de energía, un sistema de gestión de energía, etc. La pila de baterías es el componente más crítico de una batería de flujo líquido de vanadio (VRFB) y determina el poder del VRFB.

1. Estructura básica

El Pila VRFB Generalmente se ensambla a partir de varias o docenas de celdas individuales en forma de filtro prensa. Sus componentes principales incluyen: placas terminales, placas guía, colectores de corriente, placas bipolares, marcos de electrodos, electrodos, membranas de conducción de iones y materiales de sellado. Generalmente, las celdas individuales están conectadas en serie, con los electrodos positivo y negativo entre dos celdas adyacentes conectadas por placas bipolares, y los colectores de corriente emiten voltaje en ambos extremos de la pila, formando así una pila VRFB con un cierto nivel de voltaje. La corriente de trabajo de la pila está determinada por la densidad de corriente operativa real y el área del electrodo, el número de celdas individuales en serie en la pila determina el voltaje de salida y la potencia de la pila, y la densidad de potencia nominal de la pila está determinada por la densidad de corriente de trabajo nominal y el voltaje de una sola celda.

2. Distribución de electrolito
Para VRFB, la distribución del flujo de electrolito dentro de la batería es un factor clave que afecta el rendimiento de la batería. El electrolito fluye hacia la tubería de entrada de la pila de baterías, ingresa a la tubería común y fluye hacia los canales de flujo derivados en el marco del electrodo de cada celda en paralelo uno por uno, luego fluye a través del electrodo para participar en la reacción electroquímica. y luego fluye fuera de la pila de baterías a través del canal de flujo derivado de salida y la tubería común. Entre ellos, el factor que tiene el mayor impacto en el rendimiento de la pila de baterías es el flujo de electrolito en la tubería secundaria en el marco del electrodo y el electrodo. Si el electrolito en el electrodo se distribuye de manera desigual, se producirá una polarización de concentración grande, lo que reducirá la densidad de corriente de trabajo de la pila de baterías.

La tubería común es responsable de conectar cada batería en la pila de baterías y desempeña la función de distribuir uniformemente el electrolito a cada batería. Por lo tanto, la selección de su forma de flujo y el diseño de sus parámetros estructurales afectan directamente la uniformidad de la distribución del electrolito en el electrodo, afectando así la uniformidad del voltaje de la pila de baterías y afectando aún más el rendimiento, la estabilidad y la vida útil de la batería. pila.

3. Materiales y estructuras de sellado
VRFB utiliza una membrana conductora de iones para separar los electrolitos en los lados positivo y negativo. Se requiere tecnología de sellado en la pila de baterías para evitar que los electrolitos de ambos lados penetren entre sí, reducir la eficiencia coulómbica y la capacidad de almacenamiento de energía de la pila de baterías y mejorar la seguridad operativa. Al mismo tiempo, también se requiere tecnología de sellado para evitar que el electrolito se escape al exterior de la pila de baterías. El material de sellado comúnmente utilizado para VRFB es el material de caucho, que debe tener una excelente resistencia a la corrosión, estabilidad química y elasticidad.

4. Integración de la pila de baterías
Las placas bipolares, sellos, marcos de electrodos, electrodos, membranas conductoras de iones, electrodos, marcos de electrodos, sellos, etc. se apilan para formar una sola celda de VRFB. Se apilan varias o docenas de celdas individuales a modo de filtro prensa y se instalan colectores de corriente y placas terminales en ambos lados para ensamblar una pila de baterías VRFB. El proceso de montaje de la pila de baterías se divide principalmente en dos pasos:

① Posicionamiento. Los componentes de la pila de baterías aumentan significativamente con el aumento del número de celdas individuales. Una pila de baterías de 30 kW suele estar compuesta por unas 50 celdas individuales y hay cientos de componentes. Ensamblar estos componentes uno por uno de acuerdo con la estructura de posicionamiento puede evitar la desalineación para garantizar una distribución uniforme del electrolito y evitar fugas.

② Uniformidad de la presión de montaje. Cuando la prensa está presurizada, el paralelismo de la superficie de presión y la placa terminal y la velocidad de presurización son extremadamente importantes. Un paralelismo deficiente o una velocidad de funcionamiento demasiado rápida provocarán la deformación de la pila de baterías e incluso la expulsión de los componentes.