La struttura dello stack della batteria a flusso al vanadio

La struttura dello stack della batteria a flusso al vanadio

IL sistema di accumulo dell'energia con batteria a flusso liquido al vanadio è composto principalmente da un pacco batterie, un'unità di stoccaggio e fornitura dell'elettrolita, un sistema di gestione della batteria, un sistema di conversione dell'energia, un sistema di gestione dell'energia, ecc. Il pacco batterie è il componente più critico di una batteria a flusso liquido al vanadio (VRFB) e determina la potenza del VRFB.

1. Struttura di base

IL Pila VRFB viene solitamente assemblato da diverse o dozzine di singole celle sotto forma di filtropressa. I suoi componenti principali includono: piastre terminali, piastre guida, collettori di corrente, piastre bipolari, telai per elettrodi, elettrodi, membrane di conduzione ionica e materiali sigillanti. Generalmente, le singole celle sono collegate in serie, con gli elettrodi positivo e negativo tra due celle adiacenti collegate da piastre bipolari, e la tensione di uscita dei collettori di corrente su entrambe le estremità dello stack, formando così uno stack VRFB con un certo livello di tensione. La corrente di lavoro dello stack è determinata dalla densità di corrente operativa effettiva e dall'area dell'elettrodo, il numero di singole celle in serie nello stack determina la tensione di uscita e la potenza dello stack e la densità di potenza nominale dello stack è determinata dalla densità di corrente di lavoro nominale e tensione di una singola cella.

2. Distribuzione dell'elettrolita
Per VRFB, la distribuzione del flusso dell'elettrolito all'interno della batteria è un fattore chiave che influisce sulle prestazioni della batteria. L'elettrolita scorre nella tubazione di ingresso della batteria, entra nella tubazione comune e scorre nei canali di flusso ramificati nel telaio dell'elettrodo di ogni singola cella in parallelo uno per uno, quindi scorre attraverso l'elettrodo per partecipare alla reazione elettrochimica, e poi fuoriesce dal pacco batterie attraverso il canale di flusso del ramo di uscita e la tubazione comune. Tra questi, il fattore che ha il maggiore impatto sulle prestazioni della batteria è il flusso di elettrolita nella tubazione di derivazione nel telaio dell'elettrodo e nell'elettrodo. Se l'elettrolita nell'elettrodo è distribuito in modo non uniforme, produrrà una grande concentrazione di polarizzazione, riducendo la densità di corrente di lavoro della batteria.

La tubazione comune è responsabile del collegamento di ciascuna batteria nel pacco batterie e svolge il ruolo di distribuire uniformemente l'elettrolito a ciascuna batteria. Pertanto, la selezione della forma del flusso e la progettazione dei suoi parametri strutturali influiscono direttamente sull'uniformità della distribuzione dell'elettrolita nell'elettrodo, influenzando così l'uniformità della tensione della batteria e influenzando ulteriormente le prestazioni, la stabilità e la durata della batteria. pila.

3. Sigillatura di materiali e strutture
VRFB utilizza una membrana conduttrice di ioni per separare gli elettroliti sui lati positivo e negativo. La tecnologia di sigillatura è necessaria nella batteria per impedire agli elettroliti sui due lati di penetrarsi a vicenda, ridurre l'efficienza coulombiana e la capacità di accumulo di energia della batteria e migliorare la sicurezza operativa. Allo stesso tempo, è necessaria anche una tecnologia di sigillatura per evitare che l’elettrolito fuoriesca all’esterno della batteria. Il materiale di tenuta comunemente utilizzato per VRFB è il materiale in gomma, che deve avere un'eccellente resistenza alla corrosione, stabilità chimica ed elasticità.

4. Integrazione del pacco batterie
Piastre bipolari, guarnizioni, telai per elettrodi, elettrodi, membrane conduttrici di ioni, elettrodi, telai per elettrodi, guarnizioni, ecc. sono impilati insieme per formare un'unica cella di VRFB. Diverse o dozzine di singole celle vengono impilate insieme come in una filtropressa e su entrambi i lati vengono installati collettori di corrente e piastre terminali per assemblare una batteria VRFB. Il processo di assemblaggio del pacco batterie si divide principalmente in due fasi:

① Posizionamento. I componenti del pacco batterie aumentano significativamente con l'aumento del numero di singole celle. Un pacco batterie da 30 kW è solitamente composto da circa 50 singole celle e sono presenti centinaia di componenti. L'assemblaggio di questi componenti uno per uno secondo la struttura di posizionamento può evitare il disallineamento per garantire una distribuzione uniforme dell'elettrolita e prevenire perdite.

② Uniformità della pressione dell'assemblaggio. Quando la pressa è pressurizzata, il parallelismo della superficie di pressione e della piastra terminale e la velocità di pressurizzazione sono estremamente importanti. Uno scarso parallelismo o una velocità di funzionamento troppo elevata causeranno la deformazione della batteria e persino l'espulsione dei componenti.