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液流電池的“肌肉”——電極氈

發(fā)布時(shí)間:2023-12-13 發(fā)布者:admin 來(lái)源:行業(yè)動(dòng)態(tài) 點(diǎn)擊次數(shù):798


1689339379230491.png液流電池是如何工作的?

液流電池的電極本身不參與電化學(xué)反應(yīng),但卻是充放電時(shí)活性物質(zhì)反應(yīng)的場(chǎng)所。

以全釩液流電池為例,電池的正負(fù)極電解液含有不同價(jià)態(tài)的釩離子。電解液分別從儲(chǔ)罐泵入隔膜兩側(cè)的電極中,釩離子在電極上得失電子。

放電時(shí),電池與負(fù)載相連,電流在兩極間通過(guò),并被送至負(fù)載,液流電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。充電(儲(chǔ)能)時(shí),外部電源連接在電池上,外部電源的電流從電解液中通過(guò),釩離子價(jià)態(tài)改變,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。


1689339379230491.png為什么是石墨軟氈?

液流電池的工作原理就決定了對(duì)電極材料的要求。碳纖維石墨軟氈適合作為液流電池的電極材料主要是由于這些特性:


1.導(dǎo)電性強(qiáng):從原絲纖維到碳?xì)?,再到石墨軟?/strong>,材料經(jīng)過(guò)了預(yù)氧化、低溫碳化、高溫碳化、石墨化之后,含碳量越來(lái)越高,微觀結(jié)構(gòu)越來(lái)越接近由碳原子組成的六邊形層狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得石墨軟氈的導(dǎo)電性強(qiáng),能做良好的液流電池電極材料。


2.成本較低:目前液流電池發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)之一就是要降低成本。雖然部分貴金屬也可以作為液流電池電極材料,但是成本高。而石墨軟氈成本更低,可以為液流電池的整體降低成本。


3.液體浸潤(rùn)性好:碳纖維石墨軟氈是由纖維非織造、針刺成型,材料孔隙率合適,比表面積較高,為液流電池電解液的流動(dòng)提供通道。


4.耐腐蝕性:全釩液流電池電解液含有硫酸,鐵/鉻液流電池電解液含有鹽酸,電極材料需要與電解液長(zhǎng)時(shí)間接觸(液流電池工作時(shí)長(zhǎng)可達(dá)6小時(shí))。而石墨軟氈耐酸堿性,因此適合于在液流儲(chǔ)能系統(tǒng)中做電極材料。


5.質(zhì)量輕:液流電池電堆是將十幾個(gè)到幾十個(gè)電池單體層層組合在一起,每個(gè)電池單體中有兩塊電極,因此電極在電堆中用量較大。碳纖維石墨電極氈質(zhì)量輕,能優(yōu)化液流電池模塊整體結(jié)構(gòu),減輕重量。


1689339379230491.png什么樣的石墨軟氈更適合液流電池?

電極作為電堆的重要組成部分,其特性也對(duì)電堆功能有間接影響。為了達(dá)到更好的使用效果,米格新材液流電池電極石墨氈區(qū)別于熱場(chǎng)保溫石墨軟氈,特別研發(fā)。

從原料上看,熱場(chǎng)保溫多用黏膠基石墨氈,其綜合保溫隔熱性能優(yōu)于PAN基石墨軟氈;而液流電池電極則主要用PAN基軟氈。采用低含油率、高卷曲數(shù)的優(yōu)異PAN纖維,電極氈成品質(zhì)量更高。


從工藝上看,石墨軟氈如果直接用于液流電池電極,電化學(xué)活性和可逆性仍不夠好。液流電池電極氈比保溫石墨氈增加了活化改性工藝。米格新材間斷式低溫活化相對(duì)于傳統(tǒng)的高溫活化,能降低接觸電阻,提高庫(kù)侖效率、電壓效率等,并且降低在活化過(guò)程中對(duì)碳纖維強(qiáng)度的損傷,提高產(chǎn)品質(zhì)量及使用壽命。


從產(chǎn)品上看,相對(duì)于保溫氈,液流電池電極氈厚度更薄,對(duì)均勻性要求更高。米格新材基于自主研發(fā)的連續(xù)式生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn),厚度均勻性好,有利于液流電池電解液的分布和擴(kuò)散。


總的來(lái)說(shuō),液流電池電極石墨氈是新能源儲(chǔ)能領(lǐng)域的重要材料。米格新材持續(xù)和科研伙伴、客戶(hù)共同探索更好的液流電池材料。液流電池的問(wèn)世已有約50年,我們?nèi)栽谙蚯啊?/p>