[發明專利]一種電化學儲能研究方法

在審

• 申請號: 202010747526.1
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111933985A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 趙龍;張睿驍;路亮;賈東強;龍虹毓;周強;王定美;張健美;王琦;沈渭程;朱宏毅;馬彥宏;韓旭杉;丁坤;黃蓉;張艷麗
• 申請（專利權）人: 國網甘肅省電力公司電力科學研究院;國網甘肅省電力公司;國家電網有限公司;國網北京市電力公司;重慶郵電大學;國家電網公司西南分部;國網甘肅省電力公司甘南供電公司
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M10/0525;H01M10/06;H01M10/39
• 代理公司: 北京勁創知識產權代理事務所(普通合伙) 11589
• 代理人: 張鐵蘭

本發明公開了一種電化學儲能研究方法，包括高溫納系電池研究、液流電池研究、鉛蓄電池研究和鋰離子電池研究，所述高溫鈉系電池包括鈉硫電池(Na/S)和鈉鹽(Na/NiCl，Zebra)電池，所述高溫鈉系電池由固體電解質和隔膜的beta?氧化鋁陶瓷管、鈉負極、硫正極、集流體以及密封組件組成，鈉硫電池的基本化學反應是：正極：2Na?2e^?＝2Na⁺，負極：S+2e^?＝S^2?，總反應式：2Na+xS＝Na₂S_x，所述高溫鈉系電池優點：循環壽命高。本發明通過對高溫納系電池、液流電池、鉛蓄電池和鋰離子電池的研究，并通過對各種電池的工作原理和電池的優缺點進行對比，有效的提高電化學儲能的研究，提高電化學儲存應用領域，從而有效的降低電化學使用的成本。

技術領域

本發明涉及儲能領域，特別涉及一種電化學儲能研究方法。

背景技術

近年來，我國新能源建設進入了快速發展階段，但我國新能源資源富 集區遠離負荷中心，當地電網無法全部消納。應對新能源發電快速發展給 電網安全運行帶來的挑戰，可以通過大規模儲能系統為電網提供靈活可靠 的調度資源，改善新能源發電的間歇性和不確定性，提高電網調峰調頻能 力，實現電網安全、穩定和經濟運行。

目前的儲能種類繁多，有機械類儲能、電氣類儲能、電化學類儲能、 熱儲能和氫儲能，其中電化學類儲存內部分為高溫納系電池、液流電池、 鉛蓄電池和鋰離子電池，對于不同的化學儲能的經濟性和安全性均不相同， 容易造成在選擇化學儲能中安全性經濟性均達不到要求，造成使用成本增 高的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電化學儲能研究方法，以解決上述背景技 術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種電化學儲能研究方 法，包括高溫納系電池研究、液流電池研究、鉛蓄電池研究和鋰離子電池 研究，所述高溫鈉系電池包括鈉硫電池(Na/S)和鈉鹽(Na/NiCl,Zebra)電 池，所述高溫鈉系電池由固體電解質和隔膜的beta-氧化鋁陶瓷管、鈉負極、 硫正極、集流體以及密封組件組成，鈉硫電池的基本化學反應是：正極：2Na-2e^-＝2Na⁺，負極：S+2e^-＝S^2-，總反應式：2Na+xS＝Na₂S_x， 所述高溫鈉系電池優點：循環壽命高，能量轉換效率為80％-83％；所述高溫 鈉系電池缺點：倍率性能差，充放電能力不對稱，電池壽命有限，成本高， 鈉硫電池在高溫運行，金屬鈉和單質硫均是液態，存在安全隱患。

優選的，所述液流電池包括多硫化鈉/溴電池、全釩電池、鋅/溴電池 和鐵/鉻電池，所述液流電池原理為：電解質溶液，分裝在兩個儲液罐中， 各由一個泵使溶液流經液流電池電堆，在離子交換膜兩側的電極上分別發 生還原和氧化反應，所述液流電池優點：電池反應過程中，液體離子僅發 生價態變化，而無相變，電極材料本身不參與反應，電池壽命長，輸出功 率取決于電池堆的大小，儲能容量取決于電解液儲量和濃度，功率和容量 獨立設計，在常溫、常壓條件下工作，無潛在的爆炸或著火危險，安全性 好，所述液流電池缺點：能量效率低、能量密度低、運行環境溫度窗口窄， 液流電池復雜，系統可靠性降低。

優選的，所述鉛蓄電池包括鉛酸電池和鉛炭電池，所述鉗酸電池由浸 在電解液中的正極板(二氧化鉛)和負極板(海綿狀純鉛)組成，電解液 是硫酸的水溶液，所述鉗酸電池化學反應為：正極： 負極：總反應式：所述鉗酸電池的優點為：安全可 靠、價格低廉、技術成熟、工作溫度寬、再生利用率高、性能可靠和適應 性強并可制成密封免維護結構，所述鉗酸電池的缺點為：循環壽命低，所 述鉛炭電池主要由正極二氧化鉛(PbO2)，負極鉛炭(PbC)復合電極，所述 鉛炭電池化學反應為：正極：負極：總反應式：所述鉗炭電池優點為：充電倍率 高，循環壽命長，安全性好，再生利用率高原材料資源豐富，成本較低， 所述鉗炭電池缺點為：負極易析氫、電池易失水。