我所研發出新一代低成本、高功率密度全釩液流電池電堆

  近日,我所儲能技術研究部李先鋒研究員和張華民研究員團隊成功開發出新一代30 kW級低成本全釩液流電池電堆。該電堆采用研究團隊自主研發的可焊接多孔離子傳導膜(成本<100 RMB/m2)。相對于傳統的電池組裝技術,膜材料實際使用面積減少30%。在新一代電堆的組裝工藝中,研究團隊打破了傳統的組裝方式,首次將激光焊接技術應用于電堆組裝工藝中,大大提高了電堆的可靠性,同時也提高了電堆裝配的自動化程度,減少了密封材料的使用,電堆總成本降低了40%。新一代電堆的成功研發,將大幅度降低全釩液流電池系統的成本,推動全釩液流電池的產業化應用?! ?/p>

[video:新突破]

  該研究團隊提出了不含離子交換基團的離子篩分傳導機理,將多孔離子傳導膜引入電池(Energy Environ. Sci.,4(2011),1676)。在此基礎上,該研究團隊對多孔離子傳導膜構效關系、傳輸機理進行了深入研究,并優化了結構與性能(Energy Environ. Sci.,5(2012),6299;Energy Environ. Sci.,6(2013),776;Energy Environ. Sci.,9(2016),441;Energy Environ. Sci.,9(2016),2319;Angew. Chem. Int. Ed.,55(2016),3058;Nat. Commun.,11(2020),13),實現了工程化放大和批量化生產。該研究團隊還通過構建可控的無機導電網絡與有機增韌網絡,開發出高導電性、高機械性能雙極板關鍵技術;并以此為基礎,結合電堆結構設計、優化,開發出新一代高功率密度、低成本電堆。以上關鍵技術的成功研發也是基于該研究團隊基礎研究與應用開發融合發展的結果?! ?/p>

[video:實驗室片段1-revised]
  
  我所多年來一直堅持“產、學、研、用”的創新開發模式,結合國家對儲能技術的重大需求,在液流電池高性能、低成本關鍵材料,電堆技術及批量化生產,大規模儲能系統設計集成等方面取得了一系列技術突破,并與大連融科儲能技術發展有限公司合作完成了多項商業化示范工程,其中200 MW/800 MWh全釩液流電池儲能系統正在建設中。

  

  以上工作得到了中科院戰略性先導科技專項“變革性潔凈能源關鍵技術與示范”、國家自然科學基金等項目的支持。(文/圖 史丁秦)

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