大連化物所開(kāi)發(fā)出70kW級(jí)高功率密度全釩液流電池單體電堆

中國(guó)科學(xué)院大連化物所 · 2024-01-11 10:06:36

全釩液流電池因其安全性高、壽命長(zhǎng)、效率高、環(huán)境友好等特點(diǎn)，是大規(guī)模儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一。......

經(jīng)測(cè)試，大連化物所儲(chǔ)能技術(shù)研究部李先鋒研究員團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出的70kW級(jí)高功率密度全釩液流電池單體電堆在70kW額定功率充放電條件下的能量效率為81.0%；在60kW恒功率充放電條件下能量效率為82.1%。此外，該電堆連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行1200多個(gè)循環(huán)后，能量效率衰減率僅為1.7%。

近日，大連化物所儲(chǔ)能技術(shù)研究部（DNL17）李先鋒研究員團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出70kW級(jí)高功率密度全釩液流電池單體電堆。該單體電堆體積功率密度由目前的70kW/m3提高至130kW/m3，在體積保持不變的條件下，功率由30kW提高至70kW，成本較目前的30kW級(jí)電堆降低40%，有望助推全釩液流電池的商業(yè)化進(jìn)程。

全釩液流電池因其安全性高、壽命長(zhǎng)、效率高、環(huán)境友好等特點(diǎn)，是大規(guī)模儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一。目前由于全釩液流電池初始投入較高，限制了其進(jìn)一步普及應(yīng)用。電堆是全釩液流電池系統(tǒng)主要核心部件，其功率密度決定了電堆成本。功率密度越高，相同輸出功率條件下，電堆體積越小，成本越低。

本工作中，李先鋒團(tuán)隊(duì)采用自主開(kāi)發(fā)的新一代高選擇性可焊接多孔復(fù)合膜和可焊接高導(dǎo)電雙極板，利用其可焊接特性，開(kāi)發(fā)出短流程、超薄電池結(jié)構(gòu)，并結(jié)合低流阻、高均勻分配流道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，研制出70kW級(jí)電堆。經(jīng)測(cè)試，該電堆在70kW額定功率充放電條件下的能量效率為81.0%；在60kW恒功率充放電條件下能量效率為82.1%。此外，該電堆連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行1200多個(gè)循環(huán)后，能量效率衰減率僅為1.7%。使用該電堆，可將一個(gè)20尺的250kW儲(chǔ)能單元模塊升級(jí)為500kW儲(chǔ)能單元模塊，不僅功率單元體積大幅減小，更降低了系統(tǒng)配套設(shè)施的成本。該電堆的開(kāi)發(fā)提升了儲(chǔ)能系統(tǒng)功率單元的集成度，有望大幅提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

儲(chǔ)能技術(shù)研究部團(tuán)隊(duì)多年來(lái)堅(jiān)持“產(chǎn)—學(xué)—研—用”的研發(fā)模式，面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，解決了新一代全釩液流電池關(guān)鍵材料、核心部件電堆及系統(tǒng)等方面系列關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題，取得了一系列技術(shù)突破，大幅度提高了液流電池系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。并突破了新一代液流電池儲(chǔ)能技術(shù)的工程放大和規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)，推動(dòng)了液流電池技術(shù)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。近年來(lái)，基于團(tuán)隊(duì)技術(shù)支撐在國(guó)內(nèi)外先后實(shí)施了包括全球最大的100MW/400MWh大連全釩液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站國(guó)家示范項(xiàng)目在內(nèi)的20余項(xiàng)商業(yè)化應(yīng)用示范項(xiàng)目。并積極開(kāi)展產(chǎn)業(yè)化推廣，相繼在國(guó)內(nèi)外技術(shù)許可開(kāi)封時(shí)代新能源、新興鑄管、比利時(shí)EcoSourcen等國(guó)內(nèi)外多家企業(yè)，推動(dòng)了液流電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，為我國(guó)新型電力系統(tǒng)的建設(shè)提供了重要的關(guān)鍵技術(shù)支撐。

以上工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年基金、中國(guó)科學(xué)院A類(lèi)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)、中國(guó)科學(xué)院工程實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目的支持。

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