图解液流电池储能原理

液流电池是一种新的电化学储能技术。它将正负极电解液分开，并各自循环的一种高性能蓄电池。根据电解液的不同，液流电池可以分为：全钒液流电池、锌溴液流电池、多硫化钠/溴液流电池、锌/镍液流电池等。

 1、液流电池组成

液流电池由电池单元、电解液、电解液存储供给单元等部分构成，如图1所示。

图1 液流电池组成和结构

2、液流电池工作原理

液流电池的正极和负极电解质溶液储存于电池外部的储罐中，通过泵和管路输送到电池内部，  通过正、负极电解质溶液活性物质发生可逆氧化还原反应，实现电能和化学能的相互转化。

这里以全钒液流电池为例，钒化学性质活跃，呈现多种价态，钒液流电池以钒离子的不同价态的溶液为电解液，使其在正负极板上发生可逆反应，完成充电、放电和再充电过程。电池充电后，正极物质为V5+离子溶液，负极为V2+离子溶液；电池放电后，正、负极分别为V4+和V3+离子溶液。

2.1液流电池充电（储能）

充电时，正极发生氧化反应活性物质价态升高，负极发生还原反应活性物质价态降低，如图2所示。

图2 液流电池充电过程

2.2液流电池放电（释能）

放电时，正极活性物质价态降低，负极活性物质价态升高，液流电池释放出它所储存的能力，如图3所示。

图3 液流电池放电过程

3、液流电池特点

• 功率和容量相互独立，输出功率由电池模块的大小和数量决定，储能容量由电解液的浓度和体积决定，功率与容量的独立设计；储存的能量取决于储存罐的大小，因而可以储存长达数小时至数天的能量，容量可达 MW 级。

• 能量转化效率高，启动速度快；

• 具有很强的过载能力和深度放电能力。

• 不足之处是：电池系统复杂，体积大，价格贵，电池对环境温度要求较高。