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锌溴液流电池材料突破低功率密度制约

2016-03-04 14:16
水墨黯月
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  近日中科院大连化学物理研究所团队,在锌溴液流电池电极材料研究方面取得新进展,该项目获得国家自然科学基金委等单位资助。该研究团队通过结构设计,开发出高度有序的介孔碳正极材料,用其组装的单电池能量效率超过80%,突破了低功率密度的制约瓶颈。

  锌溴液流电池具有高理论能量密度、电解液成本低的优势,在大规模储能领域具有较好的应用前景。在零部件国产化的情况下,成本与铅酸电池相当,电能量密度则为铅酸蓄电池的3倍至5倍。锌溴液流电池材料的突破,有助于我国储能电池产业发展。

  据大连物化所研究团队介绍,锌溴液流电池在能量密度方面优势显著,但功率密度偏低。为了提高Br2/Br-电堆的反应速率,进一步提高锌溴液流电池的功率密度,研究团队通过结构设计开发出高度有序的介孔碳正极材料,并将其应用于锌溴液流电池。该电极材料为Br2/Br-的反应提供了更多的活性位点,提高了其反应动力学速率。同时,高度有序的孔结构可以有效地降低溴的扩散阻力。用其组装的单电池在80mA/cm2的电流密度下运行,能量效率超过80%,突破了低功率密度的制约瓶颈,为高功率密度、低成本的锌溴液流电池开发打下了良好的基础。

  从国际上来看,锌溴液流储能电池是全球主流储能技术之一,不仅在美国、澳大利亚、日本等发达国家均有成功应用案例,而且在新能源并网、分布式发电、电网辅助服务等领域也有成熟应用。这种电池的寿命可达20年,充放电次数达到3万次以上,电能密度为铅酸电池的3倍以上,而成本仅只有锂电池的10%至20%。锌溴电池储能系统可以应用风电、光伏电站、通信基站、新能源汽车充电桩、金融企业等。

  国内方面,随着能源互联网的发展,储能作为行业发展基础,受到市场日益重视。锌溴液流储能电池由于其显著优势,获得中科院、上市企业等多家单位大力研发。我国首个锌溴液流电池储能基地已在青海海东科技园建设,有望打破美国、日本等国垄断。据机构测算,未来10年全球储能市场将超过6千亿美元,我国市场将占据近三分之一,锌溴储能等电池未来发展空间巨大。

  公司方面,中电鑫龙参股37.98%股权的安徽美能储能系统有限公司,其生产的锌溴液流电池产品已通过中国电力科学研究院检测,表明已具备入围国家电网的条件。美能储能系统有限公司是由美国ZBB和中电鑫龙等共同发起设立,ZBB为液流储能电池和电源管理控制科技的领军者,ZBB储能系统结合锌溴液流储能电池,通过与多种新能源及传统电力能源结合,能提高可再生能源利用率、电能效率、电能质量及满足智能电网的发展需求。鲁北化工主营化肥,拥有0.2万吨溴素产能,数据显示,公司2015年累计生产1797吨溴素。

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