플로우 배터리의 저온 성능을 향상시키는 방법

플로우 배터리의 저온 성능 개선 방법

액체 흐름 배터리의 효율은 저온에서 크게 감소하며, 2가 바나듐 이온은 저온에서 바나듐 전해질에 침전되어 배터리 성능과 수명에 심각한 영향을 미칩니다. 저온에서 액체 흐름 배터리의 성능 저하를 유발하는 주요 요인은 다음과 같습니다.

1. 저온에서는 전해질의 점도가 증가하여 전도도가 감소합니다.

2. 저온에서는 전극/격막 인터페이스의 전하 전달 임피던스가 증가합니다.
저온에서는 전해질 내 활성물질의 이동 속도가 감소하고 전극 분극이 증가합니다.
플로우 배터리의 저온 성능을 향상시키기 위한 효과적인 방법은 주로 전극, 전해질 및 작동 매개변수 측면에서 제안됩니다.

1. 전극

활성 물질의 반응 부위인 전극의 활성, 전도성, 압축성, 다공성, 투과성 및 기타 성능 매개변수는 배터리 스택의 성능과 직접적인 관련이 있습니다. 그 중 전극의 활성은 온도의 영향을 가장 크게 받습니다. 바나듐 흐름 배터리에서 음극의 활성이 좋지 않은 것은 바나듐 흐름 배터리의 성능 향상을 제한하는 주요 요인입니다. 현재 대부분의 플로우 배터리 전극은 흑연 펠트를 전극으로 사용합니다. 흑연 펠트는 다공성 물질입니다.

전극으로서는 전극의 비표면적을 증가시킬 수 있으며, 확산층으로도 사용할 수 있다. 일반 흑연 펠트는 전극 활성이 좋지 않습니다. 고온 처리 후에도 전극 활성이 제대로 발휘되지 않습니다. 현재 주요 연구 작업은 전극 수정 및 수정에 중점을 두고 있으며, 특히 음극의 활성을 향상시킬 필요가 있습니다.

저온에서 음극 재료의 전기화학적 활성을 향상시키는 주요 방법은 전극을 개조하는 것입니다. 전극을 촉매(TiN 나노와이어, TiC, MnO2, OTiB2, TixOy 등)로 개질하고, 전극 표면 코팅 및 증착을 통해 전극 활성을 향상시켜 전지의 전기화학적 분극화 및 부반응을 감소시킨다. 충전 및 방전이 끝나면 배터리.

2. 전해질

플로우 배터리의 활성물질을 저장하는 장소인 전해질은 플로우 배터리의 용량 단위입니다. 전해질의 전도도는 온도가 증가함에 따라 증가하고 점도는 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 전해질의 종합 원자가 상태를 높이고, 음극 전해질의 부피를 증가시킴으로써 배터리의 종합 성능을 최적화할 수 있습니다. 플로우 배터리의 음극 전해질 상태가 배터리 성능에 미치는 영향을 확인하세요.

바나듐 전지 전해액의 경우, 저온에서 음극 전해액이 석출되기 쉽고 저온에서 음극 전해액의 안정성이 떨어지며 점도가 증가하고 전도도가 감소합니다. 현재 전해질을 통해 저온 성능을 향상시키는 주요 방법은 다음과 같습니다.

1) 황산-바나듐 이온 농도비를 최적화하여 용매 조성을 최적화하여 저온에서 음극 전해질의 안정성을 향상시키는 단계;
2) 염산-황산계 바나듐 전해질 등 혼합산 전해질 개발.
3) 무기염, 유기산 등의 첨가물은 첨가물을 통해 침전·침전 메커니즘을 파괴하여 침전·침전 장벽을 높인다.

3. 작동 매개변수
플로우 배터리의 작동 매개변수에는 주로 충전 및 방전 모드, 전해질 유량, 온도, SOC 등이 포함됩니다. 작동 매개변수를 조정하고 최적화하여 흐름 배터리의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어 충방전이 끝나면 전해질 유량을 늘려 배터리 용량과 전해질 활용도를 높인다.

작동 매개변수를 최적화하여 저온에서 플로우 배터리의 성능을 향상시키는 주요 방법은 다음과 같습니다.

1) 전해질 유량을 증가시키고, 전해질의 확산을 적극적으로 증가시키며, 전극에서 전해질의 농도 분극을 감소시키고, 확산 임피던스를 감소시키며, 플로우 배터리의 성능을 향상시킨다.

2) SOC를 제어하고, 가능한 한 낮은 SOC에서 플로우 배터리를 작동시킨다. 저온에서는 음극 전해액의 안정성이 저하됩니다. 음극에서 2가 바나듐 이온의 농도를 줄임으로써 2가 바나듐 이온 침전 위험이 감소됩니다.

3) 충방전 밀도(전력)를 줄인다. 저온에서는 전기화학적 성능이 떨어지며, 고밀도에서는 액체흐름전지가 정상적으로 작동하지 못할 위험이 있다. 충방전 모드를 제어함으로써 저온에서 고전력(밀도) 충방전이 이루어지지 않습니다. 일정 시간 가동 후 발생된 열은 고출력 충전 및 방전 전 온도를 높이는 데 사용됩니다.