1.作为反应场所,电池堆与储存电解液的槽分开,从根本上克服了传统电池的自放电现象。功率只取决于电池堆的大小,容量只取决于电解液储备和浓度,所以设计非常灵活;在功率不变的情况下,要增加储能容量,只需增加电解液储罐的容积或增加电解液的体积或浓度即可,无需改变电堆的大小;通过在充电状态下更换或添加电解液,可以实现“瞬间充电”的目的。可用于建设千瓦级至100兆瓦级的储能电站,适应性强。
二是充放电性能好,可以进行大功率充放电,也可以允许浮动充电和深度放电。对于铅酸电池,放电电流越大,电池寿命越短;放电深度越深,电池寿命越短。但即使钒电池放电深度达到100%,也不会对电池造成影响。而且钒电池不易短路,避免了短路引起爆炸等安全问题。
第三,充放电次数极大,理论寿命无数次。充放电时间比为1: 1,而铅酸电池为4: 1。而且钒电池对充放电切换响应快,不到20毫秒,非常有利于均衡供电。
四是能效高,DC-DC能效可达80%以上,而铅酸电池仅为60%左右。钒电池组中各单元电池的状态基本相同,维护简单方便。
5.选址自由度大,占地面积小。系统可全自动关闭,无酸雾和酸腐蚀。电解液可重复使用,无放电,维护简单,运行成本低。并且是一种绿色储能技术。因此,钒电池是可再生能源发电铅酸电池的理想替代品。
与其他化学电源相比,钒电池具有明显的优势,主要优势如下:
1.大功率:钒电池的功率可以通过增加单体电池数量和电极面积来提高。目前,美国商业示范运行的钒电池功率已达6 MW。
2.大容量:通过任意增加电解液的体积,可以任意增加钒电池的功率,可达千兆瓦时以上;通过增加电解液的浓度,可以成倍增加钒电池的容量。
3.高效:由于钒电池电极催化活性高,正负极活性物质分别储存在正负极电解液储罐中,避免了正负极活性物质的自放电消耗,钒电池的充放电能量转换效率高达75%,远高于铅酸电池的45%。
4.使用寿命长:由于钒电池的正负极活性物质只分别存在于正负极电解液中,所以在充放电过程中没有其他电池常见的相变,可以深度放电而不损坏电池,因此电池使用寿命长。目前,加拿大VRBPowerSystems商业示范中运行时间最长的钒电池模块已正常运行9年多,充放电循环寿命超过18000次,远高于固定铅酸蓄电池的1000次。
5.响应速度快:钒电池堆充满电解液瞬间即可启动。运行时只需0.02秒切换充放电状态,响应速度为1毫秒。
6.瞬间充电:钒电池可通过更换电解液瞬间充电。
7.安全性高:钒电池无爆炸或火灾隐患,即使正负极电解液混合,也无危险,只是电解液温度略有升高。
8.成本低:除离子膜外,钒电池组件多为廉价的碳材料和工程塑料,材料来源丰富,易于回收。不需要贵金属作为电极催化剂,成本低。
9.钒电池选址自由度大,可全自动关闭运行,无污染,维护简单,运行成本低。
钒的新用途
钒电池是目前发展势头强劲的优良绿色电池之一。它具有特殊的电池结构,可以深度放电,电流密度大;快速充电;高比能;价格低;应用领域非常广泛:如可作为楼宇、机场、程控交换站的备用电源;可作为太阳能等清洁发电系统的配套储能装置;潜艇和远洋船舶供电,电网调峰。
钒电池的优势
钒电池的成本和铅酸电池差不多,还可以制备兆瓦级电池组,可以大功率长时间提供电能。因此,钒电池在大规模储能领域具有锂离子电池和镍氢电池无法比拟的性价比优势。钒电池生产工艺简单,价格经济,电性能优良。与制造复杂且昂贵的燃料电池相比,无论是大规模储能还是电动汽车电源的应用前景,它都更具竞争力。