全钒液流电池和锂离子电池的区别
- 工作原理:全钒液流电池的正负极活性物质都是不同价态的钒离子,分别溶解在两个外部储罐中的硫酸溶液中,通过泵将电解液输送到电堆中,在惰性电极上发生氧化还原反应,实现能量的存储和释放。锂离子电池的正负极活性物质是不同的金属氧化物或金属化合物,固定在每个电池单元中,通过锂离子在正负极之间的嵌入和脱出来实现能量的存储和释放。
- 安全性:全钒液流电池具有本征安全性,因为它的电解液是酸性水溶液,在常温常压下运行,不会发生热失控、燃烧或爆炸等危险。而锂离子电池的电解液是有机溶剂,在高温或短路等情况下容易发生分解、气化、着火或爆炸等事故,造成安全隐患。
- 循环寿命:全钒液流电池具有超长的循环寿命,因为它的活性物质只发生价态变化,不会产生沉积或枝晶等物理变化,因此对容量损耗极低。目前,全钒液流电池的循环次数可达1-2万次。而锂离子电池的循环寿命较短,因为它的活性物质会发生体积变化、结构变化、侧反应等物理化学变化,导致容量衰减。目前,锂离子电池体系中最高的磷酸铁锂电池循环次数约6000次。
- 能量密度:全钒液流电池的能量密度较低,仅为12~40Wh/kg,主要受限于钒离子的溶解度和电堆设计。而锂离子电池的能量密度较高,一般为80-300Wh/kg,主要得益于锂元素的轻质高价和活性物质的高比容量 。因此,在达到同等储能量时,全钒液流电池所需的体积要大于锂离子电池。
- 能量效率:全钒液流电池的能量效率较低,一般为70%-75%,主要受限于泵驱动系统和隔膜阻抗等因素。而锂离子电池的能量效率较高,一般为85%-95%,主要得益于低内阻和高开路电压 。
综上所述,全钒液流电池和锂离子电池各有优劣,适合不同的储能应用场景。全钒液流电池更适合于中长时储能,即4小时-12小时的储能,特别是与风光等新能源发电相结合的大规模储能项目。而锂离子电池更适合于短时储能,即1小时-4小时的储能,特别是与智能电网、微网等需求侧管理相结合的小规模储能项目。因此,两者并不是竞争关系,而是互补关系,共同推动储能技术的发展和应用。
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