全釩液流電池用電解液活性衰減機理研究

《全釩液流電池用電解液活性衰減機理研究》是依託中南大學，由劉素琴擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：全釩液流電池用電解液活性衰減機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉素琴
• 依託單位：中南大學

項目摘要

全釩液流儲能系統運行過程中，電化學容量隨循環次數增加急劇衰減，已成為制約系統長期運行的技術難題和研究熱點。本項目針對全釩液流儲能系統容量衰減的關鍵因素- - 電解液失活機理開展研究。擬採用不同方法製備釩電池電解液，研究製備方法、添加物種類與濃度、環境溫度、不同荷電狀態和循環次數下電解液的電化學性能變化規律；探討溫度、添加劑以及充、放電過程等因素對釩離子的配位狀態的影響；獲得釩離子配位狀態與其電化學活性及其變化之間的關聯。通過研究釩離子的配位狀態對其電化學性能的影響，並根據相關結果設計配位數、配位性質合理的配合物溶液，以提高釩電池電解液的電化學活性；同時，研究充、放電過程中不同價態釩離子的配位狀態、配合物結構變化與其電化學容量衰減之間的關係，為設計循環性能優異的釩電池電解液提供理論依據。

結題摘要

項目針對全釩液流儲能電池在運行過程中，其電化學容量隨循環次數增加急劇衰減這一技術難題，研究了電池在不同的環境如溫度、荷電狀態等下電解液組成及其電化學性能間的關係；對比研究了製備方法對釩電池電解液初始及循環性能的影響；探討了添加物種類與濃度對電解液的電化學性能的影響規律；初步探討了支持電解質和不同的溶劑對電解液電化學性能的影響及其作用機理。研究結果表明，不同的添加劑對電池的電化學性能影響主要體現在對電解液中活性物種（電解質）與電解液溶劑之間的相互作用的改變以及電解液與電極表面的相互作用的改變兩方面。初步獲得了釩離子配位狀態與其電化學活性及其變化之間的關聯以及提高釩電池電解液的電化學活性的添加劑組成與含量之間的關係。研究結果表明，電池容量衰減的其他原因包括正、負極電解液的不對稱遷移以及隔膜的氧化等方面；因此，設計合理的電池結構和對隔膜材料的改進也是提高釩電池循環穩定性的重要途徑。 通過本項目的研究，培養了畢業博士研究生3人，碩士生6人，在讀碩士生4人。在國內外知名刊物上發表SCI收錄論文15篇，申請國家發明專利2項。