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一种铅液流电池及其电解槽
本发明公开了一种铅液流电池及其电解槽。该铅液流电池包括电解槽、循环装置、正极板、负极板以及储液罐；所述电解槽包括正极插槽、负极插槽以及电解液腔，所述正极插槽以及负极插槽平行设置，且在垂直方向通过电解液腔连通；所述正极板以及所述负极板分别通过所述正极插槽以及负极插槽与所述电解槽固定；所述电解槽的侧面设置有进水口和出水口，所述进水口和出水口在水平方向与电解液腔连通；所述电解液腔以及所述储液罐中装有电解液，所述循环装置连接所述储液罐以及所述电解槽的进水口，同时连接所述电解槽的出水口以及所述储液罐。该铅液流
华中科技大学
2021-04-14
液流电池用高性能电极
本成果针对全钒液流电池和铁铬液流电池，开发了一种高性能电极，可以实现高催化活性的同时，保持高稳定性，长期运行过程中性能无衰退。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
双碳背景下，以风能和太阳能为代表的可再生能源发电发展迅速。然而，可再生能源的间歇性、波动性等特征是其大规模应用的瓶颈。发展电网级的储能系统是解决这一问题的有效途径。在现有的大规模储能技术中，液流电池具有可扩展性好、效率高、安全好、寿命长、易回收等优点，颇具发展潜力。
目前液流电池由于电堆性能较差，功率密度较低，导致制造电堆所需核心材料用量较大，成本较高，限制了其推广应用。提高液流电池电极的催化活性是提升电池性能的关键。本成果针对全钒液流电池和铁铬液流电池，开发了一种高性能电极，可以实现高催化活性的同时，保持高稳定性，长期运行过程中性能无衰退。同时，该高性能电极的生产成本经核算，相较于传统电极未有明显提升。实验室测试数据表明，基于该400cm2高性能电极的全钒液流电池单电池，运行电流密度可达200mAcm2(基于传统电极的电池电流密度仅为120mAcm-2)，能量效率超过80%，在1000次充放电循环测试过程中，电极性能无衰退。该成果将有助于液流电池电堆成本降低20-40%，对高性能液流电池的开发起到关键推动作用助力储能产业的发展。
西南交通大学
2022-09-13
高性能液流电池双极板及系统集成技术
液流电池储能系统是一种安全、高效的电化学储能技术。在光伏、风能等新能源并网、智能电网、微电网、分布式能源系统、无电地区供电工程以及未来能源安全方面都将发挥巨大作用。具有能量和功率独立（设计灵活）、深度放电、大电流放电不损坏电池、使用寿命长等优点。
本项目组在全钒液流电池方面经过十余年的研究和产学研合作，积累了丰富的理论研究成果和实践经验，取得了多项独创性成果。在电池关键材料（双极板、电解液）和电堆结构设计等方面具有多项专利技术，拥有设计、制造25kW 单堆电池和液流电池储能系统的集成技术。
在电堆设计和系统集成方面，项目组针对大型液流电池电堆和系统进行了系统的研究：采用模拟仿真技术，优化流场设计，使电堆结构更加高效、可靠；优化的管路设计方案可减小管路系统中的旁路电流损失，提高能量转化效率；电池系统循环运行过程中的先进热量管理技术为电池体系长期稳定运行提供了保障。
双极板是液流电池关键零部件，对电池性能、寿命和成本有重要影响。高性能、长寿命、低成本的双极板是液流电池领域高度期待的关键材料。目前已成功开发了新型液流电池双极板并申请国家发明专利。研制的双极板具有电导率高、稳定性好、强度高、耐腐蚀、成本低的突出优点，各项指标达到国际领先。高性能双极板的成功研制，将大幅提高液流电池能量效率和使用寿命，同时可显著降低储能成本，将有力推动液流电池在储能领域的大规模应用。目前已与新能源企业签订了合作协议，将为我国百兆瓦级的全钒液流电池大规模储能项目提供高性能双极板，将实现双极板经济效益3亿元。
具有自主知识产权的液流电池双极板大规模制造技术
液流电池储能系统优化设计
液流电池电堆设计和制造技术
液流电池储能系统集成技术
上海交通大学
2021-05-11
高性能液流电池双极板及系统集成技术
项目成果/简介:液流电池储能系统是一种安全、高效的电化学储能技术。在光伏、风能等新能源并网、智能电网、微电网、分布式能源系统、无电地区供电工程以及未来能源安全方面都将发挥巨大作用。具有能量和功率独立（设计灵活）、深度放电、大电流放电不损坏电池、使用寿命长等优点。本项目组在全钒液流电池方面经过十余年的研究和产学研合作，积累了丰富的理论研究成果和实践经验，取得了多项独创性成果。在电池关键材料（双极板、电解液）和电堆结构设计等方面具有多项专利技术，拥有设计、制造25kW 单堆电池和液流电池储能系统的集成技术。在电堆设计和系统集成方面，项目组针对大型液流电池电堆和系统进行了系统的研究：采用模拟仿真技术，优化流场设计，使电堆结构更加高效、可靠；优化的管路设计方案可减小管路系统中的旁路电流损失，提高能量转化效率；电池系统循环运行过程中的先进热量管理技术为电池体系长期稳定运行提供了保障。双极板是液流电池关键零部件，对电池性能、寿命和成本有重要影响。高性能、长寿命、低成本的双极板是液流电池领域高度期待的关键材料。目前已成功开发了新型液流电池双极板并申请国家发明专利。研制的双极板具有电导率高、稳定性好、强度高、耐腐蚀、成本低的突出优点，各项指标达到国际领先。高性能双极板的成功研制，将大幅提高液流电池能量效率和使用寿命，同时可显著降低储能成本，将有力推动液流电池在储能领域的大规模应用。目前已与新能源企业签订了合作协议，将为我国百兆瓦级的全钒液流电池大规模储能项目提供高性能双极板，将实现双极板经济效益3亿元。 具有自主知识产权的液流电池双极板大规模制造技术液流电池储能系统优化设计液流电池电堆设计和制造技术液流电池储能系统集成技术知识产权类型:发明专利 、 软件著作权技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:科技部重大专项计划
上海交通大学
2021-04-10
高性能钒液流电池隔膜及其制备技术与应用
利用辐射技术研制电池的离子交换隔膜，最早从日本原子能研究所开始，出发点是代替Nafion的工艺，制备性价比更高的膜材料。电离辐射技术，特别是基于电子加速器的电子束辐射加工技术，不使用催化剂/引发剂，室温操作，高效快速, 适合大量生产。目前辐射加工技术已广泛应用于各种工业材料的生产，如电线、电缆、轮胎、发泡材料、热收缩材料等行业。本项目是在早期辐射接枝技术制备离子交换膜的基础上，在工艺体系中使用功能化离子液体代替含有阴阳离子一般离子交换功能基团，成功制备出具有更高耐热、化学稳定性、良好导电性、极为优异抗钒离子渗漏的两性离子交换膜（HUST-IL膜），并且在钒液流电池中的实际电池测试实验中电池效率优于Nafion系列膜。需要特别指出的是，本项目在制备工艺方面取得了重要突破，不需要一般阳离子交换膜中的磺化工艺，非常环保，并且在工艺上成功发展出替代传统固液接枝反应的工艺体系，避免了接枝反应的复杂工艺和质量控制问题；本项目的工艺技术，使电池隔膜的辐射制备工艺从传统的辐射接枝转变为辐射交联工艺，通过铺膜和固体膜辐照即可完成制备，与现有电线电缆片材的辐射交联工艺通用，工艺简单，极易量产和推广。
【技术优势】
(1) 本项目所得到的HUST-IL隔膜产品，其钒离子渗透率比Nafion膜（Nafion115，117）降低约1200倍，导电率提高3倍以上，电池效率实现了对Nafion膜的超越；
(2) 在制备工艺方面的重要突破：不需要一般阳离子交换膜中的磺化工艺，非常环保，并且在工艺上成功发展出替代传统固液接枝反应的工艺体系，避免了接枝反应的复杂工艺和质量控制问题；
(3) 本项目电池隔膜的辐射制备工艺从传统的辐射接枝转变为辐射交联工艺，通过铺膜和固体膜辐照即可完成制备，与现有电线电缆片材的辐射交联工艺通用，工艺简单，极易量产和推广。
【技术指标】
HUST-IL隔膜产品：钒离子渗透率比Nafion膜（Nafion115，117）降低约1200倍，导电率提高3倍以上，电池效率实现了对Nafion膜的超越。
华中科技大学
2023-07-19
西安交大科研人员在中性水系有机液流电池领域取得新进展
西安交大前沿院何刚教授团队采用共轭扩展和水溶性修饰等手段，成功制备了一系列大共轭结构的二酰亚胺衍生物（NDI、PDI和TPDI），并将其作为有机负极电解液制备了高稳定性、双电子存储的中性水系有机液流电池。
西安交通大学
2023-02-02
铅碳电池技术
比传统铅酸蓄电池具有更高的比功率、更长的使用寿命，比电容器具有更高的比能量。在特定的放电深度范围内，充放电功率可提高50%，循环寿命比普通铅酸蓄电池延长3倍以上。同时比电容器与电池的外并方式简化了外电路，大大降低了生产费用。由于铅碳电池负极中加入过高的碳材料，导致充电时负极过早析出氢气；同时，碳材料超级电容的放电区间与铅负极的放电区间并不一致，这是制约铅碳电池发展的关键问题,也是铅碳电池发展的瓶颈问题，只有解决好这个问题，铅碳电池才能更加快速地发展。本项目的研究对于发展新能源汽车产业，以及电能源储存领域具有重要意义。同时，铅碳电池的生产可以减少铅的使用量、增加铅酸蓄电池的使用寿命，对于解决我国传统铅酸蓄电池企业环境问题具有积极意义。项目组制作的样品电池通过多种方式的性能检测。其中以日本启停电池标准（SBA S0101）进行测试的12V9Ah铅碳电池的循环寿命超过30万次，比普通铅酸蓄电池高出5倍以上。按照欧洲EUCAR标准测试，循环寿命可达7万次，达到第4批普通电池寿命的4.3倍。
厦门大学
2021-04-11
废铅酸蓄电池湿法短流程回收制备性能铅炭电池技术
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
据联合国环境规划署报道，全球每年产生约5000万吨的电子废弃物，超过70%的电子废弃物产生于中国，电子废弃物的有效处理及处置已成为全球关注的热点。作为典型的电子废弃物，截止2018年，铅酸蓄电池仍占全部二次电池的55%，拥有最大市场份额。
目前，国内外广泛采用火法冶炼的废铅膏回收再生工艺，温度高达1000 oC以上，产生大量挥发性铅尘和SOx，传统火法再生铅引发的“血铅”等环境污染风险受到广泛关注。考虑到电子废弃物具有资源性和污染性的双重特性，如何实现电子废弃物的清洁回收是本领域的难点。
本技术研发了废铅酸蓄电池铅膏有机酸短流程回收方法及柠檬酸铅两段法焙烧制备新型铅粉方法，进而制备出高性能的铅炭电池，实现含铅组分的高效清洁回收。铅炭电池由于具有电容效应，有望解决传统铅酸蓄电池比能量密度低的不足。
华中科技大学
2022-07-26
一种铅炭复合材料、其制备方法及在铅炭电池中的应用
本发明公开了一种铅炭复合材料、其制备方法及应用。所述复合材料包括三维多孔结构的炭骨架和附着在炭骨架上的纳米氧化铅-金属铅颗粒，炭骨架和纳米氧化铅-金属铅颗粒的质量比例在1:10<sup>3</sup> 至 1:10 之 间 ； 炭 骨 架 的 比 表 面 积 在20m<sup>2</sup>/g 至 1000m<sup>2</sup>/g 之间；纳米氧化铅-金属铅颗粒中金属铅的摩尔比例小于或等于 50％。其制备方法以铅的有机配合
华中科技大学
2021-04-14
废铅酸蓄电池湿法短流程回收制备高性能铅炭电池技术
【技术背景】
据联合国环境规划署报道，全球每年产生约5000万吨的电子废弃物，超过70%的电子废弃物产生于中国，电子废弃物的有效处理及处置已成为全球关注的热点。作为典型的电子废弃物，截止2018年，铅酸蓄电池仍占全部二次电池的55%，拥有最大市场份额。
目前，国内外广泛采用火法冶炼的废铅膏回收再生工艺，温度高达1000°C以上，产生大量挥发性铅尘和SOx，传统火法再生铅引发的“血铅”等环境污染风险受到广泛关注。考虑到电子废弃物具有资源性和污染性的双重特性，如何实现电子废弃物的清洁回收是本领域的难点。
【痛点问题】
1、废铅酸蓄电池铅膏组分复杂，如何实现微量杂质元素（尤其是Fe和Ba元素）与目标Pb元素在回收过程中高效分离是湿法回收的技术挑战；
2、传统铅酸蓄电池存在着活性物质利用率低、能量密度低、循环寿命短等亟待解决的瓶颈问题。
【解决方案】
本技术研发了废铅酸蓄电池铅膏有机酸短流程回收方法及柠檬酸铅两段法焙烧制备新型铅粉方法，进而制备出高性能的铅炭电池，实现含铅组分的高效清洁回收。铅炭电池由于具有电容效应，有望解决传统铅酸蓄电池比能量密度低的不足。
华中科技大学
2021-09-17