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液流电池的“肌肉”——电极毡

time:2023-12-13 publisher:admin source:Industry News clicks:708


1689339379230491.png液流电池是如何工作的?

液流电池的电极本身不参与电化学反应,但却是充放电时活性物质反应的场所。

以全钒液流电池为例,电池的正负极电解液含有不同价态的钒离子。电解液分别从储罐泵入隔膜两侧的电极中,钒离子在电极上得失电子

放电时,电池与负载相连,电流在两极间通过,并被送至负载,液流电池将化学能转化为电能。充电(储能)时,外部电源连接在电池上,外部电源的电流从电解液中通过,钒离子价态改变,电能转化为化学能储存起来。


1689339379230491.png为什么是石墨软毡?

液流电池的工作原理就决定了对电极材料的要求。碳纤维石墨软毡适合作为液流电池的电极材料主要是由于这些特性:


1.导电性强:从原丝纤维到碳毡,再到石墨软毡,材料经过了预氧化、低温碳化、高温碳化、石墨化之后,含碳量越来越高,微观结构越来越接近由碳原子组成的六边形层状结构。这种结构使得石墨软毡的导电性强,能做良好的液流电池电极材料。


2.成本较低:目前液流电池发展的关键点之一就是要降低成本。虽然部分贵金属也可以作为液流电池电极材料,但是成本高。而石墨软毡成本更低,可以为液流电池的整体降低成本。


3.液体浸润性好:碳纤维石墨软毡是由纤维非织造、针刺成型,材料孔隙率合适,比表面积较高,为液流电池电解液的流动提供通道。


4.耐腐蚀性:全钒液流电池电解液含有硫酸,铁/铬液流电池电解液含有盐酸,电极材料需要与电解液长时间接触(液流电池工作时长可达6小时)。而石墨软毡耐酸碱性,因此适合于在液流储能系统中做电极材料。


5.质量轻:液流电池电堆是将十几个到几十个电池单体层层组合在一起,每个电池单体中有两块电极,因此电极在电堆中用量较大。碳纤维石墨电极毡质量轻,能优化液流电池模块整体结构,减轻重量。


1689339379230491.png什么样的石墨软毡更适合液流电池?

电极作为电堆的重要组成部分,其特性也对电堆功能有间接影响。为了达到更好的使用效果,米格新材液流电池电极石墨毡区别于热场保温石墨软毡,特别研发。

从原料上看,热场保温多用黏胶基石墨毡,其综合保温隔热性能优于PAN基石墨软毡;而液流电池电极则主要用PAN基软毡。采用低含油率、高卷曲数的优异PAN纤维,电极毡成品质量更高。


从工艺上看,石墨软毡如果直接用于液流电池电极,电化学活性和可逆性仍不够好。液流电池电极毡比保温石墨毡增加了活化改性工艺。米格新材间断式低温活化相对于传统的高温活化,能降低接触电阻,提高库仑效率、电压效率等,并且降低在活化过程中对碳纤维强度的损伤,提高产品质量及使用寿命。


从产品上看,相对于保温毡,液流电池电极毡厚度更薄,对均匀性要求更高。米格新材基于自主研发的连续式生产线生产,厚度均匀性好,有利于液流电池电解液的分布和扩散。


总的来说,液流电池电极石墨毡是新能源储能领域的重要材料。米格新材持续和科研伙伴、客户共同探索更好的液流电池材料。液流电池的问世已有约50年,我们仍在向前。