第4章儲能技術(shù)

1第四章儲能技術(shù)儲能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域物理儲能技術(shù)化學(xué)儲能技術(shù)儲能的背景與意義4.14.24.34.42儲能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域物理儲能技術(shù)化學(xué)儲能技術(shù)儲能的背景與意義4.14.24.34.4主要內(nèi)容何為儲能？？儲能是指能量的存儲，即通過一種介質(zhì)或者設(shè)備，把當(dāng)前剩余的能量以其本身的形式，或者換成另一種能量形式存儲起來，根據(jù)未來使用的需要以特定能量形式釋放出來的一個過程。

儲能是針對電能的存儲，利用物理或化學(xué)方法將電能存儲起來的技術(shù)。狹義上廣義上34.1.1應(yīng)用背景

要使具有間歇、隨機、低密度特點的可再生能源得到廣泛有效的利用，并逐步成長為替代能源，最終成為主導(dǎo)能源，大規(guī)模儲能技術(shù)是其中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。也只有大規(guī)模儲能技術(shù)的應(yīng)用，才能突破電力工業(yè)自誕生以來受即發(fā)、即送、即用方式的困擾和束縛，讓電能真正做到以人為本，為人類的需要服務(wù)，實現(xiàn)電與人的和諧發(fā)展。國家能源專家咨詢委員會副主任—徐錠明44.1.1應(yīng)用背景2011年3月，十一屆全國人大四次會議審議通過《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》。在“十二五”期間，國家將培育發(fā)展與新能源相關(guān)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，包括：新一代核能，太陽能熱利用和光伏光熱發(fā)電、風(fēng)電技術(shù)裝備、智能電網(wǎng)、生物質(zhì)能、插電式混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車技術(shù)、同時，國家將推廣分布式能源系統(tǒng)的應(yīng)用，推動海上風(fēng)電、太陽能發(fā)電規(guī)模化示范工程以及插電式混合動力汽車、純電動汽車商業(yè)化示范工程的實施。儲能作為其不可或缺的技術(shù)，無論是為新能源大規(guī)模并網(wǎng)或是為新能源汽車提供動力，都將獲得更多的示范機會。4.1.1.1國家政策扶持52011年3月，國家發(fā)改委修訂并發(fā)布了新的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》?！按笕萘侩娔艽鎯夹g(shù)”在電力類鼓勵條目中出現(xiàn)，表明國家層面已經(jīng)意識到該技術(shù)能夠解決“分布式供電及并網(wǎng)技術(shù)推廣應(yīng)用”、“智能電網(wǎng)建設(shè)”等項目中面臨的一些大問題。2011年12月，國家能源局發(fā)布《國家能源科技“十二五”規(guī)劃》?！兑?guī)劃》中強調(diào)，突破間歇式電源并網(wǎng)和儲能技術(shù)與裝備稱為“十二五”期間重點任務(wù)之一。其中大容量快速儲能裝置的研究，將給儲能行業(yè)帶來新一輪的發(fā)展機會。64.1.1.2國家發(fā)展需要化石能源日益短缺化石能源過渡消耗帶來嚴重的污染問題能源和環(huán)境問題惡化將嚴重制約我國經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模化利用可再生能源實現(xiàn)能源多樣化開展節(jié)能減排提高化石能源利用效率解決可再生能源發(fā)電不穩(wěn)定性平衡用電負荷，提高發(fā)電效率發(fā)展規(guī)模化儲能（蓄電）技術(shù)是國家能源安全、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)節(jié)能減排重大國策的重大需求74.1.1.3技術(shù)發(fā)展需求1）具有隨機性、波動性的大規(guī)模新能源接入電網(wǎng)給傳統(tǒng)電網(wǎng)造成接入難題！2）新能源接入帶來電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)的變化加大了對于電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻的應(yīng)用需求！3）分布式電源接入及微電網(wǎng)的發(fā)展對于儲能系統(tǒng)提出了剛性需求！4）基于減小碳排放的電動汽車的發(fā)展對于配套儲能系統(tǒng)的需求不斷增加！5）軍用、工業(yè)及民用用戶基于提高供電可靠性的要求對于儲能提出了新的需求84.1.2儲能的意義94.1.2.1大規(guī)模高效儲能技術(shù)是實現(xiàn)太陽能、風(fēng)能等可再生能源普及應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)風(fēng)能、太陽能和海洋能等可再生能源發(fā)電受季節(jié)、氣象和地域條件的影響，具有明顯的不連續(xù)、不穩(wěn)定性。發(fā)出的電力波動較大，可調(diào)節(jié)性差。當(dāng)電網(wǎng)接入的風(fēng)電發(fā)電容量過多時，電網(wǎng)的穩(wěn)定性將受到影響。目前，可再生能源發(fā)電的大規(guī)模電網(wǎng)接入是制約其發(fā)展的瓶頸。配套大規(guī)模高效儲能裝置，可以解決發(fā)電與用電的時差矛盾及間歇式可再生能源發(fā)電直接并網(wǎng)對電網(wǎng)沖擊，調(diào)節(jié)電能品質(zhì)。同時，儲能技術(shù)在離網(wǎng)的太陽能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電應(yīng)用中具有不可或缺的重要作用。4.1.2儲能的意義104.1.2.2大規(guī)模高效儲能技術(shù)是構(gòu)建堅強智能電網(wǎng)的關(guān)鍵電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，為經(jīng)濟發(fā)展和社會進步提供了重要保障。智能電網(wǎng)技術(shù)是提高電力系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性、可靠性和電力質(zhì)量的重要技術(shù)。儲能技術(shù)作為提高智能電網(wǎng)對可再生能源發(fā)電兼容量的重要手段和實現(xiàn)智能電網(wǎng)能量雙向互動的中樞和紐帶，是智能電網(wǎng)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。114.1.2儲能的意義4.1.2.3高效儲能系統(tǒng)是用于高耗能企業(yè)和國家重要部門的備用電源電解、電鍍及冶金等行業(yè)，電車、輕軌和地鐵等交通部門，都是集中用電大戶。使用儲能電池用“谷電”對儲能系統(tǒng)充電，在高峰期應(yīng)用于生產(chǎn)、運營，電能的利用效率高，不僅可以減輕電網(wǎng)負擔(dān)，還可以降低運營成本。高效儲能系統(tǒng)的另外一個重要應(yīng)用是用作政府、醫(yī)院、軍事指揮部等重要部門的備用電站。在非常時期保證穩(wěn)定、及時的應(yīng)急電力供應(yīng)。12儲能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域物理儲能技術(shù)化學(xué)儲能技術(shù)儲能的背景與意義4.14.24.34.4主要內(nèi)容4.2儲能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域a.備用電站南方電網(wǎng)深圳寶清電池儲能電站13b.智能電網(wǎng)儲能14c.太陽能發(fā)電儲能日本光伏——電池聯(lián)合儲能電站15c.風(fēng)能發(fā)電儲能16d.電動汽車儲能17e.太陽能路燈18f.電動汽車充電站19g.家庭微電網(wǎng)20h.平穩(wěn)可再生能源輸出21i.電力系統(tǒng)“削峰填谷”22j.維持電力供需平衡2324儲能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域物理儲能技術(shù)化學(xué)儲能技術(shù)儲能的背景與意義4.14.24.34.4主要內(nèi)容現(xiàn)有的各種儲能技術(shù)25化學(xué)儲能電池儲能超級電容儲能按有無化學(xué)反應(yīng)分類26各種儲能技術(shù)規(guī)模與適用范圍抽水蓄電功率調(diào)控27各種儲能技術(shù)的發(fā)展情況28各種儲能技術(shù)性能對比儲能類型典型額定功率放電時間特點應(yīng)用場合物理儲能抽水蓄能100~2000MW4~10小時適合大規(guī)模，技術(shù)成熟，響應(yīng)慢.需要地理資源日負荷調(diào)節(jié)，頻率控制和系統(tǒng)備用壓縮空氣10~300MW1~20小時適合大規(guī)模，響應(yīng)慢，需要地理資源調(diào)峰，調(diào)頻，系統(tǒng)備用，風(fēng)電儲備飛輪儲能5kw~10MW1秒~30分鐘比功率較大，成本高、噪音大調(diào)峰、頻率控制、UPS和電能質(zhì)量超導(dǎo)磁儲能10kw~50MW2秒~5分鐘響應(yīng)快，比功率高成本高，維護困難輸配電穩(wěn)定化學(xué)儲能超級電容10kw~50MW1~30秒響應(yīng)快，比功率高。成本高，儲能量低可應(yīng)用于定制電力和FACTS鉛酸電池Kw~50MW分鐘~小時技術(shù)成熟，成本低壽命短，環(huán)保問題電能質(zhì)量、電站備用、液流電池50kw~100MW1~20小時壽命長，可深度放電，效率高。但儲能密度稍低電能質(zhì)量，備用電源，削峰填谷鈉硫電池100kw~100MW數(shù)小時比能量和比功率較高；運行安全問題有待改進比電能質(zhì)量，備用電源，削峰填谷鋰離子電池Kw~MW分鐘~數(shù)小時比能量高，成組壽命和安全問題有待改進電能質(zhì)量，備用電源，UPS294.3.1抽水蓄能儲電：

在電力負荷低谷期，利用電站提供的剩余電量驅(qū)動水泵，將低水位庫中的水抽至高水位庫，電能轉(zhuǎn)為勢能。發(fā)電：

在用電負荷高峰期，釋放高位水庫的水，驅(qū)動水輪機發(fā)電機組發(fā)電，將勢能轉(zhuǎn)換為電能。30工作原理4.3.1抽水蓄能抽水蓄能電站示意圖314.3.1抽水蓄能抽水蓄能技術(shù)是目前最成熟、應(yīng)用最廣泛的大規(guī)模儲能技術(shù)，具有容量大，壽命長（經(jīng)濟壽命50年）、運行費用低的特點?？蔀殡娋W(wǎng)提供調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、事故備用等服務(wù)，其良好的調(diào)節(jié)性能和快速負荷變化響應(yīng)能力，對于有效減少新能源發(fā)電輸入電網(wǎng)時引起的不穩(wěn)定性具有重要意義。電站選擇上需要有水平間距小，上下水庫高度差大的地形條件，巖石強度高、防滲水性能好的地質(zhì)條件，以及充足的水源保證發(fā)電用水的需求。另外還需要考慮上下水庫的庫區(qū)淹沒問題，水質(zhì)的變化以及庫區(qū)土壤堿化等一系列環(huán)保問題。32優(yōu)點缺點4.3.1抽水蓄能抽水儲能的釋放時間可以從幾個小時到幾天不等，綜合效率在70%到85%之間；主要用于電力系統(tǒng)的調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用等。33效率與應(yīng)用范圍4.3.1抽水蓄能世界第二大抽水蓄能水電站——天荒坪電站天荒坪抽水蓄能電站位于浙江省安吉縣境內(nèi)。電站裝機容量180萬kW，上水庫蓄能能力1046萬kW·h，其中日循環(huán)蓄能量866萬kW·h，年發(fā)電量31．6億kW·h，年抽水用電量42．86億kW·h，承擔(dān)系統(tǒng)峰谷差360萬kW任務(wù)。344.3.1抽水蓄能廣州抽水蓄能電站

廣州抽水蓄能電站位于廣州市從化區(qū)呂田鎮(zhèn)深山大谷中。總裝機容量240萬千瓦，裝備8臺30萬千瓦具有水泵和發(fā)電雙向調(diào)節(jié)能力的機組。354.3.1抽水蓄能北京十三陵抽水蓄能電站

十三陵抽水蓄能電站位于北京十三陵風(fēng)景區(qū)，電站裝機發(fā)電容量800MW，年發(fā)電量12億kW·h；抽水容量816MW，年抽水用電量16.5億kW·h。為京津唐地區(qū)提供可靠的調(diào)峰、調(diào)頻填谷和緊急事故備用電源。364.3.1抽水蓄能泰山抽水蓄能電站

泰山抽水蓄能電站隸屬國網(wǎng)新源控股有限公司,是全國第四座大型抽水蓄能電站，山東省第一座大型水電站，裝機總?cè)萘繛?00萬千瓦，總投資43.26億元。37我國抽水蓄能發(fā)展?fàn)顩r4.3.1抽水蓄能我國抽水蓄能的發(fā)展呈現(xiàn)以下特點：（1）我國的抽水蓄能電站近20年得到了快速發(fā)展。截止2010年底，投產(chǎn)裝機容量達到16345MW，躍居世界第三；在建裝機容量達到12040MW，居世界第一。雖然如此，但抽水蓄能電站裝機容量占我國總裝機容量的比例還較低。（2）施工技術(shù)達到世界先進水平，大型機電設(shè)備原來依賴進口，但經(jīng)過近幾年的技術(shù)引進、消化和吸收，已經(jīng)基本配備了生產(chǎn)能力。（3）按照目前國家政策，抽水蓄能電站原則上由電網(wǎng)企業(yè)建設(shè)和管理?！笆濉逼陂g，政府對水電的開發(fā)十分重視，來自中國電力企業(yè)聯(lián)合會的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，抽水蓄能的規(guī)劃目標是到2015年達到41000MW,2020年達到60000MW。意味著在為了十年內(nèi)，新增抽水蓄能裝機將超過40000MW，我國抽水蓄能正在經(jīng)歷新一輪的發(fā)展高潮。384.3.2壓縮空氣儲能儲電：

在電網(wǎng)負荷低谷期將電能用于壓縮空氣，將空氣高壓密封在報廢礦井、沉降的海底儲氣罐、山洞、過期油氣井或新建儲氣井中。

發(fā)電：

在電網(wǎng)負荷高峰期，釋放壓縮空氣，進入燃氣輪機燃燒室同燃料一起燃燒后，驅(qū)動汽輪機做功發(fā)電。39工作原理4.3.2壓縮空氣儲能壓縮空氣儲能原理圖404.3.2壓縮空氣儲能壓縮空氣儲能電站414.3.2壓縮空氣儲能壓縮空氣儲能電站424.3.2壓縮空氣儲能43優(yōu)點：?儲能容量大：數(shù)十MW~GW，世界范圍內(nèi)已建成440MW?運行維護成本低缺點：

?需要大的巖洞以存儲壓縮空氣，受地理條件限制，適合地點非常有限

?需耗燃料，且有二氧化碳排放

?建設(shè)周期長。初次投資大世界首座壓縮空氣儲能電站——德國亨托夫電站444.3.2壓縮空氣儲能壓縮空氣儲能發(fā)展現(xiàn)狀?至今,只有德國、美國和日本具有大規(guī)模的壓縮空氣儲能電站?！さ聡腍untorf電站建于1978年,壓縮功率60MW,發(fā)電功率290MW,壓縮時間/發(fā)電時間=4，啟動過上萬次，可靠率達97%；?美國的Mcintosh電站建于1991年,壓縮功率110MW,壓縮時間/發(fā)電時間=1.6，如連續(xù)輸出100MW可維持26小時；?日本的Sunagawa電站建于1997年,壓縮功率35MW,壓縮時間/發(fā)電時間=1.17；?近來此類技術(shù)的研究和開發(fā)的熱度在不斷上升,國家電網(wǎng)公司已立項研究，項目負責(zé)人清華大學(xué)盧強院士，中國電科院參加，電科院周孝信院士負責(zé)建模和分析研究（500kW壓縮空氣儲能發(fā)電原型系統(tǒng)開發(fā)-儲氣罐式，10MW壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)方案研究）454.3.3飛輪儲能現(xiàn)代意義上的飛輪儲能概念最早在20世紀50年代才被提出，其后到20世紀70年代，美國能量研究發(fā)展署和美國能源部開始資助飛輪系統(tǒng)的開發(fā)，日本和歐洲也陸續(xù)開展了相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)品的研究。進入20世紀90年代后，由于磁懸浮、碳素纖維合成材料和電力電子技術(shù)的成熟，飛輪儲能才真正進入高速發(fā)展期。

464.3.3飛輪儲能儲電：

在用電低谷期，利用電動機帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化成動能儲存起來。發(fā)電：

在用電高峰期，用飛輪帶動發(fā)電機發(fā)電。

47工作原理4.3.3飛輪儲能飛輪儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖484.3.3飛輪儲能1.工作壽命長20年5萬次2.動態(tài)響應(yīng)快<20ms3.循環(huán)效率高85%-98%4.環(huán)境友好無污染、維護成本低5.深度放電、能量可預(yù)測適合于配合配電系統(tǒng)運行以進行頻率調(diào)節(jié),可用作一個不帶蓄電池的UPS，提高電能質(zhì)量(供電中斷、電壓波動等)。49特點效率與適用范圍4.3.3飛輪儲能Beacon電力公司的飛輪單體504.3.3飛輪儲能Beacon電力20MW飛輪儲能項目現(xiàn)場514.3.3飛輪儲能飛輪儲能發(fā)展現(xiàn)狀

近10

年來,一大批新型復(fù)合材料和新技術(shù)的誕生和發(fā)展,如高強度的碳素纖維復(fù)合材料

、磁懸浮技術(shù)和高溫超導(dǎo)技術(shù)、高速電機/

發(fā)電機技術(shù)以及電力電子技術(shù)等,使得飛輪能夠儲存大量的能量,給飛輪的應(yīng)用帶來了新的活力。美國、日本等發(fā)達國家對飛輪儲能技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用比較多。日本已經(jīng)制造出界上容量最大的變頻調(diào)速飛輪蓄能發(fā)電系統(tǒng)。美國馬里蘭大學(xué)也已研究出用于電力調(diào)峰的24kwh的電磁懸浮飛輪系統(tǒng)。歐洲的法國國家物理高技術(shù)研究所、意大利的SISE均正開展高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承的飛輪儲能系統(tǒng)研究。

目前國內(nèi)從事與飛輪研究相關(guān)的單位有:華北電力大學(xué)、飛輪儲能柔性研究所中國科大、中科院力學(xué)所等。我國對飛輪儲能的研究起步較晚，與世界先進水平差距仍然很大。

524.3.4超導(dǎo)儲能20世紀70年代國際上首次提出超導(dǎo)儲能的概念。起初著重的是其儲能能力，期望可以作為一種平衡電力系統(tǒng)日負荷曲線的儲能裝置。隨著技術(shù)的發(fā)展，超導(dǎo)儲能已不僅僅是一個儲能裝置，而是一個可以參與電力系統(tǒng)運行和控制的有功、無功功率源，它可以主動參與電力系統(tǒng)的功率補償，從而提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功率傳輸能力，改善電能質(zhì)量。534.3.4超導(dǎo)儲能

超導(dǎo)儲能通過流過超導(dǎo)線圈的直流電建立磁場，將電能以電磁能形式儲存于磁場中；是利用了超導(dǎo)體的電阻為零特性制成的儲存電能的裝置。

主要分為低溫超導(dǎo)和高溫超導(dǎo)兩種。

54工作原理：4.3.4超導(dǎo)儲能超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)應(yīng)用示意圖554.3.4超導(dǎo)儲能運行在超導(dǎo)狀態(tài)下無直流熱損耗能量效率高達95%充放電速度快（幾毫秒到幾十毫秒）不受地點限制，維護簡單，污染小超導(dǎo)線圈需要液氮使超導(dǎo)體維持在臨界溫度以下，投入昂貴。56優(yōu)點：缺點：4.3.4超導(dǎo)儲能適合用于調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的蜂谷，而且可用于降低甚至消除電網(wǎng)的低頻功率振蕩從而改善電網(wǎng)的電壓和頻率特性；此外，它還可用于無功和功率因數(shù)的調(diào)節(jié)以改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。57適用范圍：4.3.4超導(dǎo)儲能中科院100KJ超導(dǎo)限流儲能系統(tǒng)584.3.4超導(dǎo)儲能中科院100MJ超導(dǎo)儲能系統(tǒng)5960儲能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域物理儲能技術(shù)化學(xué)儲能技術(shù)儲能的背景與意義4.14.24.34.4主要內(nèi)容上節(jié)介紹的各種儲能方式，均具有容量大，運行壽命長、功率密度高的特點，但也存在一些不可回避的問題?！こ樗钅堋x址受地理位置、地質(zhì)、水源等條件的限制，其運行會造成水質(zhì)變化，生態(tài)環(huán)境改變等問題。·壓縮空氣——能量轉(zhuǎn)換率低，對化石燃料高度依賴，對地理條件要求非常高。·飛輪儲能——自放電現(xiàn)象使得飛輪儲能在能量型應(yīng)用時價格過于昂貴?！こ瑢?dǎo)儲能——高溫超導(dǎo)線材技術(shù)還不成熟，日常維護成本高，交流損耗大，安全穩(wěn)定性低，成本還需要進一步降低。

與物理儲能技術(shù)相比，化學(xué)儲能技術(shù)因工作原理，材料和制造工藝的不同，在使用規(guī)模、便利程度、研發(fā)及發(fā)展?jié)摿Ψ矫娑季哂邢鄬Φ膬?yōu)勢。

61電池的基本知識可規(guī)模儲能電池體系4.4化學(xué)儲能技術(shù)4.4.14.4.2

624.4.1電池基本知識電池的發(fā)展歷史63·1748年美國科學(xué)家本杰明·富蘭克林發(fā)現(xiàn)了“電”；·1800年意大利物理學(xué)家亞歷桑德羅·伏特（發(fā)明世界上第一個電池；·1859年

法國物理學(xué)家加斯頓·普蘭特發(fā)明可充電的鉛酸電池·1881年

J.

A.

Thiebaut

取得干電池專利·1890年

托馬斯·愛迪生發(fā)明可充電的鐵鎳電池·1899年

Waldmar

Jungner

發(fā)明鎳鎘電池·1910年

可充電的鐵鎳電池商業(yè)化生產(chǎn)

·1911年

我國建廠生產(chǎn)干電池和鉛酸蓄電池（上海交通部電池廠）·1914年

托馬斯·愛迪生發(fā)明堿性電池4.4.1電池基本知識電池的發(fā)展歷史64·1954年

Gerald

Pearson,

Calvin

Fuller

和Daryl

Chapin

開發(fā)出太陽能電池·1956年

我國建設(shè)第一個鎳鎘電池工廠（風(fēng)云器材廠（755廠））

·1976年

荷蘭飛利浦研究中心（Philips

Research）發(fā)明鎳氫電池·1990前后鎳氫電池商業(yè)化生產(chǎn)·1991年

日本索尼（Sony）可充電鋰離子電池商業(yè)化生產(chǎn)·1995年我國鎳氫電池商業(yè)化生產(chǎn)初具規(guī)模·1999年

可充電鋰聚合物電池商業(yè)化生產(chǎn)·2000年

我國鋰離子電池商業(yè)化生產(chǎn)

·2000后

動力離子電池，燃料電池，太陽能電池成為全世界矚目的新能源發(fā)展問題的焦點4.4.1電池基本知識化學(xué)電源：把氧化還原反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化成電能的裝置化學(xué)電源實現(xiàn)條件：·必須有兩種電極，其上分別發(fā)生氧化(負極)和還原反應(yīng)(正極)；·兩種電極之間必須有離子導(dǎo)體而非電子導(dǎo)體分隔；·化學(xué)變化的電子傳遞須通過外電路。二次電池：正負電極均在物理化學(xué)上可逆651）化學(xué)電源原理4.4.1電池基本知識a.按電解質(zhì)種類分類堿性電池→電解質(zhì)以KOH溶液為主，如堿性鋅錳電池、鎳鎘電池和鎳氫電池等酸性電池→電解質(zhì)以硫酸水溶液為主，如鉛酸電池中性電池→電解質(zhì)為鹽溶液，如鋅錳電池和海水電池有機電解質(zhì)電池→電解質(zhì)為有機溶液，如鋰電池、鋰離子電池662）電池的分類依據(jù)b.以電池所用正負極材料分類鋅系列電池→鋅錳電池和鋅銀電池等鎳系列電池→鎳鎘電池和鎳氫電池等鉛系列電池→鉛酸電池等鋰系列電池→鋰離子電池和鋰錳電池等二氧化錳系列電池→鋅錳電池和堿錳電池空氣（氧氣）系列電池→鋅空氣電池672）電池的分類依據(jù)4.4.1電池基本知識4.4.1電池基本知識c.以工作特性和儲存方式分類一次電池→又稱原電池，即不能再次充電的電池，如鋅錳電池等二次電池→又稱蓄電池，即可充電電池，如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池等燃料電池→正、負極本身不包含活性物質(zhì)，活性材料連續(xù)不斷從外部加入的電池儲備電池→電池儲備時不直接接觸電解質(zhì)，直到電池使用時，才加入電解液，如鎂氯化銀（海水電池）。682）電池的分類依據(jù)一次電池6970二次電池下面將詳細介紹

貯備電池鎂氯化亞銅電池用海水激活；鋅銀電池用KOH水溶液激活；鋰二硫化亞鐵電池用高溫熔融鹽激活(俗稱熱電池)。貯備電池用來滿足貯存時間極長的要求，主要用于在短時間內(nèi)需要提供高功率的場合，如導(dǎo)彈、魚雷以及其他武器系統(tǒng)。7172燃料電池金屬/氧氣(空氣)電池現(xiàn)在也有稱作金屬燃料電池的。73燃料電池

燃料電池是一種不受熱機卡諾循環(huán)限制將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的原電池，它的工作原理和電池一致，只是活性材料不是構(gòu)成電池的一部分，而是按功率要求從外部供給。只要反應(yīng)物質(zhì)能夠從外部源源不斷供應(yīng)和內(nèi)部電極及其他成分不發(fā)生變化，電池就能連續(xù)供電。燃料電池可以分成兩類：

1.直接燃料電池如燃料氫氣、甲醇等直接參與反應(yīng)。2.間接燃料電池首先通過重整將天然氣或其他化石燃料轉(zhuǎn)換為富氫氣體，然后提供給燃料電池。4.4.1電池基本知識電動勢：兩電極電勢之差（平衡電極電法）內(nèi)阻R：是指電池在工作時，電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力。開路電壓、工作電壓

開路電壓：是指電池在非工作狀態(tài)下，即電路中無電流流過時，電池正負極之間的電勢差。

工作電壓：又稱端電壓，是指電池的工作狀態(tài)下，即電路中有電流，流過時電池正負極之間的電勢差。V=V開-IR額定容量（C額）：設(shè)計和制造電池時，規(guī)定或保證電池在一定放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的容量。內(nèi)壓：指電池的內(nèi)部氣壓，是密封電池在充放電過程中，產(chǎn)生的氣體所致，主要受電池材料制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因素影響。743）電池專業(yè)術(shù)語貯存性能和循環(huán)壽命：

貯存性能（自放電）：電池的貯存性能是衡量電池綜合性能穩(wěn)定程度的一個重要參數(shù)，電池經(jīng)過一定時間的貯存后，允許電池的容量及內(nèi)阻有一定程度的變化。電池自放電與活性物質(zhì)本身、電極結(jié)構(gòu)、制造工藝、電池工作條件等因素相關(guān)。

循環(huán)壽命:充、放電循環(huán)的數(shù)目。充放電效率和充放電倍率

充電效率：指電池在充電過程中所消耗的電能轉(zhuǎn)化成電池所能儲存的化學(xué)能程序的量度。

放電效率：指電池在一定的放電條件下放電至終點電壓所放出的實際電量與電池的額定容量之比。

充放電倍率：是指電池在規(guī)定的時間內(nèi)放出其額定容量時所需要的電流值，它在數(shù)值上等于電池額定容量的倍數(shù)，通常的字母是用C表示。

時率：又稱小時率，是指電池以一定的電流放完其額定容量所需要的小時數(shù)。

75

和漿

涂布輥壓4）電池制造工藝流程（鋰離子電池）

764.4.1電池基本知識裁切疊片注電解液4）電池制造工藝流程（鋰離子電池）（續(xù)）774.4.1電池基本知識化成分容配組模塊成品4）電池制造工藝流程（鋰離子電池）784.4.1電池基本知識794）電池的制作工藝流程（鋰離子電池）

化成：

電池制造后，通過一定的充放電方式將內(nèi)部正負極活性物質(zhì)激活，改善電池的充放電性能及自放電、貯存等綜合性能的過程稱為化成。

注：電池經(jīng)過化成后才能體現(xiàn)其真實性能。

分容：

電池在制造過程中，因工藝原因使得電池的實際容量不可能完全一致，通過一定的充放電制度檢測，并將電池按容量分容的過程稱為分容。794.4.1電池基本知識電池的基本知識可規(guī)模儲能電池體系4.4化學(xué)儲能技術(shù)4.4.14.4.2

80814.4.2可規(guī)模儲能電池體系1.鉛酸電池2.燃料電池3.鋰離子電池4.鈉硫電池5.超級電容器6.雙液流電池7.單液流電池81824.4.2可規(guī)模儲能電池體系4.4.2.1鉛酸電池鉛酸蓄電池是1859年由普蘭特(P1ante)發(fā)明的二次電池，是化學(xué)電源中產(chǎn)量大應(yīng)用范圍廣的產(chǎn)品。負極：正極：反應(yīng)機理：8283

1859

普蘭特發(fā)明鉛酸蓄電池1900開口式蓄電池

開始應(yīng)用1960-1975Gates公司發(fā)明：Pb-Ca合金Gates公司獲得：D型密封鉛酸電池專利

1979GNB發(fā)明MFX正極板柵專利合金GNB購買Gates專利GNB開始大量生產(chǎn)吸液式密封免維護鉛酸蓄電池1984-1996小范圍應(yīng)用迅速推廣VRLA正式取代免維護概念全面被認可并大規(guī)模取代傳統(tǒng)富液式電池鉛酸電池發(fā)展里程碑事件83844.4.2.1鉛酸電池鉛酸蓄電池分類a.按用途分類系列名稱型號系列名稱型號啟動用3Q-36~1956Q-30~220摩托車用3-M-2~166-M-5~32固定性防酸式GF-10~3000航空用12-HK-28牽引用DG-75~490潛艇用/鐵路客車用TG-189~450魚雷用/內(nèi)燃機用NG462等坦克用/84854.4.2.1鉛酸電池b.按電極結(jié)構(gòu)分類電極結(jié)構(gòu)制造方法涂膏式鋁合金板柵涂入鉛膏經(jīng)干燥、固化、化成制成電極管式鋁合金骨架外套纖維管，管中放入鉛粉（多是正極）形成式活性物質(zhì)以純鉛經(jīng)電化學(xué)方式生成c.

按排氣形式分類系列名稱含義開口式氣體自由逸出，現(xiàn)已完全淘汰排氣式電池殼與蓋固定一起，蓋上注酸口上有排氣栓防酸隔爆式電池蓋上有防酸阻火栓，酸霧不逸出，外界火不引燃電池內(nèi)部防硝酸氫式電池蓋上有催化栓，將電池內(nèi)部產(chǎn)生的氫氧重新化合閥控式免維護，電池密閉，蓋上有安全閥可在內(nèi)壓大時排氣85864.4.2.1鉛酸電池鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)：

單體鉛酸蓄電池由正極、負極、硫酸、隔板和槽組成，正負極分別焊成極群86874.4.2.1鉛酸電池閥控式密封鉛酸蓄電池單體（12V7AH）87884.4.2.1

鉛酸電池開路電壓與荷電狀態(tài)關(guān)系曲線開路電壓與硫酸密度關(guān)系曲線89充放電性能4.4.2.1鉛酸電池不同放電倍率電池放電曲線不同溫度下電池放電曲線904.4.2.1鉛酸電池超級電池：是鉛蓄電池的最新改進技術(shù)之一。將電容器用炭電極與鉛酸電池鉛負極在殼體內(nèi)并聯(lián)，即超級電容-電池內(nèi)部組合，極片內(nèi)部并聯(lián)一般稱超級電池。鉛酸電池的新技術(shù)：超級電池12V8.5AH超級電池90914.4.2.1鉛酸電池雙極性鉛蓄電池：是一種用雙極板制作的鉛蓄電池，指在一塊導(dǎo)電基體上，一面是負極活性物質(zhì)，另一面是正極活性物質(zhì)，然后由這些雙極板加上隔板組裝而成。鉛酸電池的新技術(shù)：雙極性鉛蓄電池9192鉛酸電池主要特點1.安全密封·在正常操作中，電解液不會從電池的端子或外殼中泄露出，沒有自由酸液；·特殊的吸液隔板將酸保持在內(nèi)，電池內(nèi)部沒有自由酸液，因此電池可放置在任意位置2.泄氣系統(tǒng)·電池內(nèi)壓超出正常水平后，VRLA電池會放出多余氣體并自動重新密封，保證電池內(nèi)沒有多余氣體。3.維護簡單·由于獨一無二的氣體復(fù)合系統(tǒng)使產(chǎn)生的氣體轉(zhuǎn)化成水，在使用VRLA電池的過程中不需要加水。4.質(zhì)量穩(wěn)定，可靠性高·采用先進的生產(chǎn)工藝和嚴格的質(zhì)量控制系統(tǒng)，VRLA電池的質(zhì)量穩(wěn)定，性能可靠。電壓、容量和密封在線上進行100%檢驗。5.使用壽命不長，密度低，面積大。9293鉛酸電池產(chǎn)品應(yīng)用備用電源·電信·太陽能系統(tǒng)·電子開關(guān)系統(tǒng)·通訊設(shè)備：基站，PBX，CATV,WLL,ONU,STB,無繩電話等·后備電源：UPS,ECR,電腦后備系統(tǒng)，Sequence，ETC等·緊急設(shè)備：應(yīng)急燈，火警盜警，防火閘主電源·通訊設(shè)備：收發(fā)器·電力控制機車：采集車，自動運輸車，電動輪椅，清潔機器人，電動車等·機械工具啟動器：剪草機，hedgetrimmers，無繩電鉆，電動起子，電動雪橇，等等·工業(yè)設(shè)備/儀器·攝像：閃光燈，VTR/VCR，電影燈等其它便攜式設(shè)備等934.4.2.2燃料電池

燃料電池是1839年由英國Grove發(fā)明的，是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。當(dāng)從外部不斷地向燃料電池供給燃料和氧化劑時，它可以連續(xù)發(fā)電。燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖Cathode：陰極Electrolyte：電解質(zhì)Anode：陽極94954.4.2.2燃料電池燃料電池類型電解質(zhì)工作溫度效率燃料、氧化劑功率輸出堿性燃料電池氫氧化鉀溶液室溫-90℃60-70%氫氣、氧氣300W-5KW質(zhì)子交換膜燃料電池質(zhì)子交換膜室溫-80℃40-60%氫氣、氧氣（或空氣）1KW—500KW直接甲醇燃料電池質(zhì)子交換膜室溫-120℃40%左右甲醇4.5KW熔融碳酸鹽燃料電池堿金屬碳酸鹽熔融混合物620-660℃65%天然氣、沼氣、煤氣、雙氧水、空氣2MW-10MW固體氧化物燃料電池氧離子導(dǎo)電陶瓷800-1000℃60-65%天然氣、沼氣、煤氣、雙氧水、空氣100KW燃料電池分類95964.4.2.2燃料電池（1）質(zhì)子交換膜燃料電池質(zhì)子交換膜燃料電池是目前最受研發(fā)機構(gòu)和商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域關(guān)注的燃料電池。在原理上相當(dāng)于水電解的“逆”裝置。其單電池由陽極、陰極和質(zhì)子交換膜組成，陽極為氫燃料發(fā)生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學(xué)反應(yīng)的催化劑，質(zhì)子交換膜作為電解質(zhì)。反應(yīng)機理：

96974.4.2.2燃料電池（1）質(zhì)子交換膜燃料電池優(yōu)點：

·發(fā)電過程不涉及氫氧燃燒，因而不受卡諾循環(huán)的限制，能量轉(zhuǎn)換率高·發(fā)電時不產(chǎn)生污染·發(fā)電單元模塊化，可靠性高·工作時也沒有噪音·清潔、高效的綠色環(huán)保缺點：·成本高，需要造價昂貴的質(zhì)子交換膜電解質(zhì)，以及資源非常稀缺的鉑電極作為電催化劑。97984.4.2.2燃料電池（2）直接甲醇燃料電池直接甲醇燃料電池是質(zhì)子交換膜燃料電池的一種變種，它直接使用甲醇而勿需預(yù)先重整。甲醇在陽極轉(zhuǎn)換成二氧化碳，質(zhì)子和電子，如同標準的質(zhì)子交換膜燃料電池一樣，質(zhì)子透過質(zhì)子交換膜在陰極與氧反應(yīng)，電子通過外電路到達陰極，并做功。反應(yīng)機理：

98994.4.2.2燃料電池（3）固體氧化物燃料電池

991004.4.2.2燃料電池燃料電池的應(yīng)用采用燃料電池供電的電子產(chǎn)品1001014.4.2.2燃料電池燃料電池的應(yīng)用燃料電池汽車1011024.4.2.2燃料電池燃料電池的應(yīng)用英國倫敦，一輛以氫燃料電池為動力的公共汽車102

鋰離子電池是20世紀開發(fā)成功的新型高能電池。鋰離子電池研究始于20世紀80年代，90年代進入產(chǎn)業(yè)化階段，并飛速發(fā)展。鋰離子電池由于比能量高、體積小、無維護、環(huán)境友好而受到各行業(yè)的青睞，正逐步從手機、筆記本電腦的應(yīng)用走向電動自行車、電動汽車等。隨著技術(shù)進步和新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大容量鋰離子電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅猛已經(jīng)成為國際上大容量電池的主流。4.4.2.3鋰離子電池1034.4.2.3鋰離子電池

鋰離子電池實際上就是一種鋰離子濃差電池；當(dāng)對電池充電時，鋰離子從電池的正極脫出，經(jīng)過電解液遷移到負極，并嵌入負極材料。同樣，當(dāng)電池對外放電時，嵌在負極材料中的鋰離子脫出，又重新嵌入正極。104反應(yīng)機理：各種不同材料的鋰離子電池4.4.2.3鋰離子電池105各種鋰離子電池組合體系4.4.2.3鋰離子電池1064.4.2.3鋰離子電池·體積及質(zhì)量的能量密度高；其能量密度大于300Wh/L，比能量達110～120Wh/kg，分別是Ni/Cd、Ni/MeH電池的2.5和1.5倍；·壽命長（大于1200次充、放電）；·單電池的輸出電壓較高，為2--4V；·自放電率小，可實現(xiàn)快速充放電，也可做成大容量的電池組；·在60℃左右的高溫下也可以使用；·無記憶效應(yīng)；·不含有毒物質(zhì)等。107鋰離子蓄電池的一般特性：鋰離子電池現(xiàn)狀863鋰離子動力電池現(xiàn)有水平(LiFePO4和LiMn2O4)4.4.2.3鋰離子電池108磷酸鐵鋰電池指用磷酸鐵鋰（LiFePO4）作為正極材料的鋰離子電池。即：左邊是電池正極，由橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4構(gòu)成，用鋁箔與正極相接；中間是聚合物隔膜，它把正、負極隔開，可以讓鋰離子Li+通過，而電子e-不能通過；右邊是電池負極，由石墨組成，用銅箔與負極相連；電池上下端之間是電解質(zhì)，并由金屬外殼密閉封裝。4.4.2.3鋰離子電池109

工作原理：

充電時，正極中的Li+通過聚合物隔膜向負極移動；放電時，負極中的Li+通過隔膜向正極移動。充放電反應(yīng)機理如下：充電過程：放電過程：

由充放電反應(yīng)過程可以看出，其實質(zhì)是在磷酸鐵鋰和磷酸鐵兩相之間進行。由于充放電過程中鐵氧配位關(guān)系變化很小，所以在脫嵌鋰過程中雖然存在物相變化，但并沒有影響其電化學(xué)性能的體積效應(yīng)產(chǎn)生。4.4.2.3鋰離子電池磷酸鐵鋰電池110180AH磷酸鐵鋰電池單體正極負極4.4.2.3鋰離子電池磷酸鐵鋰電池111廣西大學(xué)24※180Ah*3.2V磷酸鐵鋰電池組4.4.2.3鋰離子電池112180Ah磷酸鐵鋰電池部分參數(shù)序號項目單位要求參數(shù)備注1額定容量AH≥1800.33C，180-198AH2標稱電壓V3.2工作(平均)電壓3充電方式

恒流/恒壓

4充電限制電壓V3.8保護上限不超過4.0V5放電終止電壓V2.5保護下限不低于2.0V6最大連續(xù)充電電流A900.5C充電7最大連續(xù)放電電流A900.5C放電4.4.2.3鋰離子電池113180Ah磷酸鐵鋰電池充放電規(guī)則磷酸鐵鋰電池采用恒流/恒壓方式進行充放電操作，充放電電流小于90A。充電截止電壓3.8V，充電保護上限<4.0V,充電容量180-198Ah；放電截止電壓2.5V,放電保護下限2.0V工作溫度：-40℃—70℃以內(nèi)4.4.2.3鋰離子電池114磷酸鐵鋰電池特點1.安全性能高；在高溫或過充時也不會發(fā)生結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強氧化性物質(zhì)，擁有良好的安全性。2.壽命長；循環(huán)壽命達到2000次以上3.高溫性能好；磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃；工作溫度范圍-20℃--+75℃4.容量大；單體容量達5AH—1000AH5.無記憶效應(yīng)6.綠色環(huán)保，無毒，無污染4.4.2.3鋰離子電池115

鋰電池應(yīng)用116

鋰電池應(yīng)用配備鋰離子電池的快速充電純電動公交巴士在重慶實地運營117隨著移動通訊、數(shù)碼產(chǎn)品、筆記本電腦等的飛速發(fā)展和大量鋰離子電池作為能源使鋰離子電池市場急劇擴張。

鋰電池應(yīng)用118

鋰電池應(yīng)用筆記本用鋰電池

1194.4.2.4鈉硫電池鈉硫電池是一種以金屬鈉為負極，硫為正極，陶瓷管為電解質(zhì)隔膜的二次熔融鹽電池。在一定的工作溫度下，鈉離子透過電解質(zhì)隔膜與硫發(fā)生可逆反應(yīng)，形成能量的釋放和儲存。負極：正極：電池反應(yīng)：1204.4.2.4鈉硫電池

121電池示范模塊NGK50kW模塊NGK500kW/4MWh上海重新研制650Ah電池4.4.2.4鈉硫電池122電池示范模塊4.4.2.4鈉硫電池上海鈉硫電池儲能示范電站123

儲能用鈉硫電池是各種先進二次電池中較為成熟的一種，也是最具有潛力的一種先進儲能電池。主要為移動應(yīng)用和固定應(yīng)用。移動應(yīng)用主要應(yīng)用于航天和軍事方面（如衛(wèi)星，潛艇和坦克電動車等）；固定應(yīng)用主要用于削峰填谷，應(yīng)急電源，風(fēng)力發(fā)電等可再生能源的穩(wěn)定輸出及提高電能質(zhì)量方面鈉硫電池的應(yīng)用1244.4.2.5超級電容根據(jù)電化學(xué)雙電層理論研制而成的，又稱雙電層電容器，兩電荷層的距離非常?。ㄒ话?.5mm以下），采用特殊電極結(jié)構(gòu)，使電極表面積成萬倍的增加，從而產(chǎn)生極大的電容量。目前已實現(xiàn)電容量0.5-1000F、工作電壓12-400V、最大放電電流400-2000A的超級電容器系列產(chǎn)品

125工作原理：分類及其材料舉例4.4.2.5超級電容126可用能量“雙碳型”超級電容器的典型充放電曲線4.4.2.5超級電容1274.4.2.5超級電容128優(yōu)點：1.充電速度快，充電10秒~10分鐘可達到其額定容量的95%以上；2.循環(huán)使用壽命長，深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達1~50萬次；3.能量轉(zhuǎn)換效率高，過程損失小，大電流能量循環(huán)效率≥90%；4.功率密度高，可達300W/KG~5000W/KG，相當(dāng)于電池的5~10倍；5.產(chǎn)品原材料構(gòu)成、生產(chǎn)、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，是理想的綠色環(huán)保電源；6.超低溫特性好，可工作于攝氏零下30℃的環(huán)境中；使用不當(dāng)會造成電解質(zhì)泄漏等現(xiàn)象；和鋁電解電容器相比，內(nèi)阻較大，因而不可以用于交流電路；

價格較高；

適合用于改善電能質(zhì)量，由于容量仍然較小，適合與其他儲能手段聯(lián)合使用（如用于電動汽車，和蓄電池聯(lián)合使用）4.4.2.5超級電容129缺點：適用范圍：Maxwell公司生產(chǎn)的16.2V500F超級電容模塊1304.4.2.5超級電容超級電容的應(yīng)用

1.智能表、儀器儀表、數(shù)碼相機、掌上電腦、電子門鎖、無繩電話等的時鐘芯片、靜態(tài)隨機存貯器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等微小電流供電的后備電源。

2、太陽能警示燈，航標燈等太陽能產(chǎn)品中代替充電電池。

3、手搖發(fā)電手電筒等小型充電產(chǎn)品中代替充電電池。

4、電動玩具電動機、語音IC、LED發(fā)光器等小功率電器的驅(qū)動電源。

5.電動汽車快速啟動

6.電力系統(tǒng)電網(wǎng)改造戶外開關(guān)

7.風(fēng)力發(fā)電海上風(fēng)機131超級電容的應(yīng)用超級電容電動公交車在天津成功運行。132超級電容的應(yīng)用世界第一列超級電容輕軌列車在湖南省株洲市下線。這種新型電力機車不再“背”著一副巨大的受電弓，不再需要沿途架設(shè)高壓線，停站30秒鐘就能快速充滿電。133液流電池

是氧化還原液流（redoxflowbattery）電池的簡稱。最早可追溯到1884年法國科學(xué)家使用鋅/氯電池作為飛艇的動力電池。但在幾十年的時間內(nèi)，液流電池幾乎沒有進一步發(fā)展。直到1954年，德國科學(xué)家申請了鈦/氯電池的專利。此后，美國航空航天局（NASA）資助開發(fā)了鐵鉻液流電池，并由美國科學(xué)家Thaller于1974年提出并申請專利。經(jīng)過40年的不斷研究探索，不斷有新體系的液流電池被提出來，并形成了全釩液流電池、鋅溴液流電池，鐵鉻液流電池等已經(jīng)商業(yè)化應(yīng)用的電池體系。4.4.2.6雙液流電池134

電池的活性物質(zhì)分別溶解于裝在正負儲液罐的溶液中，通過正極泵和負極泵推動溶液流經(jīng)液流電池對中隔膜（或離子交換膜）的兩側(cè)，在正負電極上發(fā)生還原和氧化反應(yīng)，由此實現(xiàn)電池的充放電過程。+泵–泵典型雙液流電池單體結(jié)構(gòu)4.4.2.6雙液流電池135工作原理

雙液流電池的種類136最早的液流電池體系——鐵/鉻雙液流電池正極：Fe

2+

-e-Fe3+負極：Cr3+＋e-Cr2+開路電壓約1.1V充電充電放電放電4.4.2.6雙液流電池137正極：2Br-－2e-Br2(油狀沉于正極罐底)負極：Zn2++2e-Zn(沉積在負極炭上)充電充電放電放電鋅溴雙液流電池開路電壓1.6V4.4.2.6雙液流電池138正極：2NaBr－2e-Br2+2Na+負極：2Na++xNa2Sx+1+2e-(x+1)Na2Sxx=1~4充電充電放電放電開路電壓1.54～1.61V多硫化鈉溴雙液流電池4.4.2.6雙液流電池139+_泵泵V5+/V4+電解液罐V3+/V2+電解液罐電極正極:VO2+＋H2O－e-VO2+＋2H+

負極：V3+＋e-

V2+

開路電壓約1.6V充電放電充電放電全釩雙液流電池(VRB)4.4.2.6雙液流電池140全釩雙液流電池的特點·功率和容量可獨立設(shè)計，尤其適合大規(guī)模儲能儲能容量大：kWh--數(shù)十MWh;輸出功率大：kW--數(shù)十MW·能量效率高、充放電性能好、循環(huán)壽命長：循環(huán)次數(shù)>13,000·啟動和響應(yīng)速度快：無相變化,充、放電切換只需0.02秒

·荷電狀態(tài)可實時監(jiān)測

·常溫封閉運行，電解液可半永久使用、性價比高·全生命周期部件材料可循環(huán)利用、環(huán)境友好·安全性好。使用壽命長，可達15～20年。4.4.2.6.1雙液流電池141示范規(guī)模的液流電池50kWh(dc)峰功率可達50kW電壓范圍120~0V(dc)放電電流0-600A~0.9m0.9m1.7m總重約1360kg美國ZBB能源公司電池液流泵儲罐142示范規(guī)模的液流電池500kWh(dc)的系統(tǒng)：裝于卡車上用于緊急供電美國ZBB能源公司500kWh系統(tǒng)(250kWh2)(整車10個50kW的堆串并)兩組串并接線143示范規(guī)模的液流電池多硫化鈉/溴電池,PSB英國RegenesysTM5kW、20kW、100kW電堆系列工作電流密度~50mA/cm2144VRB工程示范實例用戶供應(yīng)商配置用途建立時間住