全釩液流電池負(fù)極電解液性能研究.pdf

1、全釩液流電池具有能量與容量獨(dú)立、響應(yīng)速度快、使用壽命長、安全性高等優(yōu)勢(shì)，在大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。電解液作為離子導(dǎo)體與活性物質(zhì)的儲(chǔ)存介質(zhì)，是電池體系的核心。本文以全釩液流電池負(fù)極電解液為研究對(duì)象，通過選擇合適的添加劑改善負(fù)極電解液的穩(wěn)定性及電化學(xué)性能。主要研究內(nèi)容如下:
　　通過測定負(fù)極電解液的穩(wěn)定性、紫外可見光光譜、粘度與循環(huán)伏安曲線，考察溫度、硫酸濃度等因素對(duì)電解液性能的影響。V(Ⅲ)電解液在低溫與硫酸濃度較高的

2、條件下穩(wěn)定性降低。硫酸濃度增大使V(Ⅲ)更易與SO42-形成配合物，體系粘度增大，影響電解液的傳質(zhì)過程，導(dǎo)致V(Ⅲ)/V(Ⅱ)電對(duì)反應(yīng)的電化學(xué)活性降低。
　　采用十四烷基三甲基溴化銨(TTAB)、十二烷基硫酸鈉(SDS)與十二烷基磺酸鈉(SDS')作為負(fù)極電解液添加劑，研究不同種類表面活性劑對(duì)電解液性能的影響。TTAB與SDS的添加對(duì)負(fù)極電解液的穩(wěn)定性無正面影響且會(huì)降低V(Ⅲ)/ V(Ⅱ)電對(duì)反應(yīng)的活性及可逆性。SDS'的添加有效

3、地增強(qiáng)了高酸度V(Ⅲ)電解液的穩(wěn)定性，將電解液的釩離子保持率由80.2％提高至87.8％。綜合考慮SDS'對(duì)穩(wěn)定性及電化學(xué)性能的影響，確定0.2％-0.4％為較合適的添加量。適量的SDS'對(duì)V(Ⅲ)電解液的電化學(xué)活性與電池整體的充放電性能基本沒有影響。
　　采用DL-蘋果酸和L-天門冬氨酸作為負(fù)極電解液添加劑，考察含-COOH及-NH2等官能團(tuán)的有機(jī)添加劑對(duì)電解液穩(wěn)定性及電化學(xué)性能的影響。穩(wěn)定性測試表明，添加L-天門冬氨酸可以延緩

4、V(Ⅲ)離子的沉淀。循環(huán)伏安與交流阻抗測試表明，DL-蘋果酸和L-天門冬氨酸的添加均能促進(jìn)活性物質(zhì)的擴(kuò)散以及V(Ⅲ)/ V(Ⅱ)電對(duì)反應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移過程，提高電解液的電化學(xué)性能。其中L-天門冬氨酸具有更好的改善作用。負(fù)極電解液中添加L-天門冬氨酸的電池具有更高的放電容量與更好的循環(huán)穩(wěn)定性，其能量效率(76.4％)高于空白電池(73.8％)。充放電對(duì)比測試與電極表面元素含量分析表明，L-天門冬氨酸通過不斷提供含氮與含氧官能團(tuán)修飾電極表面，增