论文部分内容阅读
随着能源与生态问题的日益加剧,可再生能源的开发与利用成为世界各国的追求。全钒液流电池以其容量大、成本低、设计灵活、响应速度快等特点,成为大规模储能领域的首选。电解液是电池的核心,作为能量存储与转化的介质,电解液的性能决定了电池的整体性能。本文采用电化学与化学还原法的方法分别制备了钒电池正负极电解液,研究了三种复合添加剂分别加入正负极电解液后对其稳定性及电化学性能的影响,对其作用机理进行了探讨。通过对以水合肼作为还原剂制备电解液过程中反应△G计算,得到了反应的△G-T图,绘制了V-H2O系及V-S-H2O系E-pH图,为确定反应温度以及酸性溶液中V系列离子在不同温度下的存在形式、稳定区域、氧化还原过程离子的变化趋势提供了理论基础。研究发现,升高温度能够促进还原过程,且随着温度的升高,V2O5的稳定区域逐渐减小。根据热力学研究,确定水合肼还原V2O5制备电解液的温度为90℃。利用临界胶束浓度法得到了表面活性剂SDBS、CTAB、D-山梨醇与1%KHSO4在正负极电解液中的cmc浓度,得到复合添加剂的配比。根据得到的复合添加剂配比,将复合添加剂加入负极电解液结果表明:添加剂的引入不会改变钒离子的相态;1%KHSO4+3mmol/L SDBS加入后,静置相同时间后钒离子浓度保持较高,循环伏安测试峰电流比为1.07,峰电位差为0.219V,显著提高了稳定性及电化学性能;通过对沉淀物XRD分析,证明了沉淀物为V2O5,沉淀物的结晶度因添加剂种类而各不相同。以60m A/cm2的电流密度对负极电解液进行恒流充电制备了正极电解液,分别将三种复合添加剂加入到正极电解液中,结果表明添加剂的加入并未引起钒离子相态的变化,含有1%KHSO4+2mmol/L CTAB的电解液在45℃下的稳定性较好,静置相同时间后,钒离子浓度较空白电解液高出0.22mol/L,沉淀物成分为V2O5;电化学测试结果表明峰电流增加的同时峰电流比减小至1.288,峰电位差为0.038V,对稳定性及电化学性能都有所提高。研究表明,电解液的电导率变化,主要是因为加入了KHSO4,增加了导电离子。长链有机物的加入,会引起电解液粘度的相对提高,三种复合添加剂对正负极电解液的作用效果也各不相同。