一种电化学储能研究方法技术

本发明专利技术公开了一种电化学储能研究方法，包括高温纳系电池研究、液流电池研究、铅蓄电池研究和锂离子电池研究，所述高温钠系电池包括钠硫电池(Na/S)和钠盐(Na/NiCl，Zebra)电池，所述高温钠系电池由固体电解质和隔膜的beta‑氧化铝陶瓷管、钠负极、硫正极、集流体以及密封组件组成，钠硫电池的基本化学反应是：正极：2Na‑2e

【技术实现步骤摘要】
一种电化学储能研究方法
本专利技术涉及储能领域，特别涉及一种电化学储能研究方法。
技术介绍
近年来，我国新能源建设进入了快速发展阶段，但我国新能源资源富集区远离负荷中心，当地电网无法全部消纳。应对新能源发电快速发展给电网安全运行带来的挑战，可以通过大规模储能系统为电网提供灵活可靠的调度资源，改善新能源发电的间歇性和不确定性，提高电网调峰调频能力，实现电网安全、稳定和经济运行。目前的储能种类繁多，有机械类储能、电气类储能、电化学类储能、热储能和氢储能，其中电化学类储存内部分为高温纳系电池、液流电池、铅蓄电池和锂离子电池，对于不同的化学储能的经济性和安全性均不相同，容易造成在选择化学储能中安全性经济性均达不到要求，造成使用成本增高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电化学储能研究方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种电化学储能研究方法，包括高温纳系电池研究、液流电池研究、铅蓄电池研究和锂离子电池研究，所述高温钠系电池包括钠硫电池(Na/S)和钠盐(Na/NiCl,Zebra)电池，所述高温钠系电池由固体电解质和隔膜的beta-氧化铝陶瓷管、钠负极、硫正极、集流体以及密封组件组成，钠硫电池的基本化学反应是：正极：2Na-2e-＝2Na+，负极：S+2e-＝S2-，总反应式：2Na+xS＝Na2Sx，所述高温钠系电池优点：循环寿命高，能量转换效率为80％-83％；所述高温钠系电池缺点：倍率性能差，充放电能力不对称，电池寿命有限，成本高，钠硫电池在高温运行，金属钠和单质硫均是液态，存在安全隐患。优选的，所述液流电池包括多硫化钠/溴电池、全钒电池、锌/溴电池和铁/铬电池，所述液流电池原理为：电解质溶液，分装在两个储液罐中，各由一个泵使溶液流经液流电池电堆，在离子交换膜两侧的电极上分别发生还原和氧化反应，所述液流电池优点：电池反应过程中，液体离子仅发生价态变化，而无相变，电极材料本身不参与反应，电池寿命长，输出功率取决于电池堆的大小，储能容量取决于电解液储量和浓度，功率和容量独立设计，在常温、常压条件下工作，无潜在的爆炸或着火危险，安全性好，所述液流电池缺点：能量效率低、能量密度低、运行环境温度窗口窄，液流电池复杂，系统可靠性降低。优选的，所述铅蓄电池包括铅酸电池和铅炭电池，所述钳酸电池由浸在电解液中的正极板(二氧化铅)和负极板(海绵状纯铅)组成，电解液是硫酸的水溶液，所述钳酸电池化学反应为：正极：负极：总反应式：所述钳酸电池的优点为：安全可靠、价格低廉、技术成熟、工作温度宽、再生利用率高、性能可靠和适应性强并可制成密封免维护结构，所述钳酸电池的缺点为：循环寿命低，所述铅炭电池主要由正极二氧化铅(PbO2)，负极铅炭(PbC)复合电极，所述铅炭电池化学反应为：正极：负极：总反应式：所述钳炭电池优点为：充电倍率高，循环寿命长，安全性好，再生利用率高原材料资源丰富，成本较低，所述钳炭电池缺点为：负极易析氢、电池易失水。优选的，所述锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成，所述正极材料为：锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂，所述负极材料为：石墨、硬(软)碳和钛酸锂，所述锂离子电池优点为：储能密度和功率密度高，效率高，应用范围广，所述锂离电池缺点为：采用有机电解液，存在安全隐患，安全性差，技术和经济性指标无法满足储能应用循环寿命。本专利技术的技术效果和优点：通过对高温纳系电池、液流电池、铅蓄电池和锂离子电池的研究，并通过对各种电池的工作原理和电池的优缺点进行对比，有效的提高电化学储能的研究，提高电化学储存应用领域，从而有效的降低电化学使用的成本。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种电化学储能研究方法，包括高温纳系电池研究、液流电池研究、铅蓄电池研究和锂离子电池研究，高温钠系电池包括钠硫电池(Na/S)和钠盐(Na/NiCl,Zebra)电池，高温钠系电池由固体电解质和隔膜的beta-氧化铝陶瓷管、钠负极、硫正极、集流体以及密封组件组成，钠硫电池的基本化学反应是：正极：2Na-2e-＝2Na+，负极：S+2e-＝S2-，总反应式：2Na+xS＝Na2Sx，高温钠系电池优点：循环寿命高，能量转换效率为80％-83％；高温钠系电池缺点：倍率性能差，充放电能力不对称，电池寿命有限，成本高，钠硫电池在高温运行，金属钠和单质硫均是液态，存在安全隐患；液流电池包括多硫化钠/溴电池、全钒电池、锌/溴电池和铁/铬电池，液流电池原理为：电解质溶液，分装在两个储液罐中，各由一个泵使溶液流经液流电池电堆，在离子交换膜两侧的电极上分别发生还原和氧化反应，液流电池优点：电池反应过程中，液体离子仅发生价态变化，而无相变，电极材料本身不参与反应，电池寿命长，输出功率取决于电池堆的大小，储能容量取决于电解液储量和浓度，功率和容量独立设计，在常温、常压条件下工作，无潜在的爆炸或着火危险，安全性好，液流电池缺点：能量效率低、能量密度低、运行环境温度窗口窄，液流电池复杂，系统可靠性降低；铅蓄电池包括铅酸电池和铅炭电池，钳酸电池由浸在电解液中的正极板(二氧化铅)和负极板(海绵状纯铅)组成，电解液是硫酸的水溶液，钳酸电池化学反应为：正极：负极：总反应式：钳酸电池的优点为：安全可靠、价格低廉、技术成熟、工作温度宽、再生利用率高、性能可靠和适应性强并可制成密封免维护结构，钳酸电池的缺点为：循环寿命低，铅炭电池主要由正极二氧化铅(PbO2)，负极铅炭(PbC)复合电极，铅炭电池化学反应为：正极：负极：总反应式：钳炭电池优点为：充电倍率高，循环寿命长，安全性好，再生利用率高原材料资源丰富，成本较低，钳炭电池缺点为：负极易析氢、电池易失水；锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成，正极材料为：锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂，负极材料为：石墨、硬(软)碳和钛酸锂，锂离子电池优点为：储能密度和功率密度高，效率高，应用范围广，锂离电池缺点为：采用有机电解液，存在安全隐患，安全性差，技术和经济性指标无法满足储能应用循环寿命。本专利技术工作原理：通过对高温纳系电池研究、液流电池研究、铅蓄电池研究和锂离子电池研究，对各类的电化学储能的原理和对应的优缺点进行详细阐述，提高在使用电化学储能时的选择性，降低电化学储存的成本，提高电化学储能的安全性。最后应说明的是：以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学储能研究方法，包括高温纳系电池研究、液流电池研究、铅蓄电池研究和锂离子电池研究，其特征在于，所述高温钠系电池包括钠硫电池(Na/S)和钠盐(Na/NiCl,Zebra)电池，所述高温钠系电池由固体电解质和隔膜的beta-氧化铝陶瓷管、钠负极、硫正极、集流体以及密封组件组成，钠硫电池的基本化学反应是：正极：2Na-2e

【技术特征摘要】
1.一种电化学储能研究方法，包括高温纳系电池研究、液流电池研究、铅蓄电池研究和锂离子电池研究，其特征在于，所述高温钠系电池包括钠硫电池(Na/S)和钠盐(Na/NiCl,Zebra)电池，所述高温钠系电池由固体电解质和隔膜的beta-氧化铝陶瓷管、钠负极、硫正极、集流体以及密封组件组成，钠硫电池的基本化学反应是：正极：2Na-2e-＝2Na+，负极：S+2e-＝S2-，总反应式：2Na+xS＝Na2Sx，所述高温钠系电池优点：循环寿命高，能量转换效率为80％-83％；所述高温钠系电池缺点：倍率性能差，充放电能力不对称，电池寿命有限，成本高，钠硫电池在高温运行，金属钠和单质硫均是液态，存在安全隐患。


2.根据权利要求1所述的一种电化学储能研究方法，其特征在于，所述液流电池包括多硫化钠/溴电池、全钒电池、锌/溴电池和铁/铬电池，所述液流电池原理为：电解质溶液，分装在两个储液罐中，各由一个泵使溶液流经液流电池电堆，在离子交换膜两侧的电极上分别发生还原和氧化反应，所述液流电池优点：电池反应过程中，液体离子仅发生价态变化，而无相变，电极材料本身不参与反应，电池寿命长，输出功率取决于电池堆的大小，储能容量取决于电解液储量和浓度，功率和容量独立设计，在常温、常压条件下工作，无潜在的爆炸或着火危险，安全性好，所述液...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵龙，张睿骁，路亮，贾东强，龙虹毓，周强，王定美，张健美，王琦，沈渭程，朱宏毅，马彦宏，韩旭杉，丁坤，黄蓉，张艳丽，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司电力科学研究院，国网甘肃省电力公司，国家电网有限公司，国网北京市电力公司，重庆邮电大学，国家电网公司西南分部，国网甘肃省电力公司甘南供电公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62