低电导率温控液在全钒液流电池储能系统中的应用

一、全钒液流电池

        近年来，随着双碳目标（碳达峰、碳中和）的提出，新能源市场持续火热，涌现出各种“新概念”的储能形式，如全钒液流电池、钠离子电池、锂硫电池和镍基电池等。同时在储能应用领域也发展出多种储能方式，有抽水蓄能、飞轮蓄能、锂离子电池储能、以及全钒液流储能等。而最近投入储能市场的全钒液流电池被宣称可以无限循环，并且具有与锂离子电池相似的输出功率。

        全钒液流电池具有长寿命、扩容性强、高效率和远高于锂电池安全性等优势，完美契合储能领域，因此成为规模储能最具有前景技术之一，在调峰电源系统、大规模风光电系统储能、应急电源系统等领域具有广阔的应用前景，以下是其具有的诸多技术优势：

        1、长寿命：全钒液流电池使用的是无机电解液和钒离子溶液，相比其他类型的电池，它具有较长的循环寿命和稳定性，可以进行2万次以上的充放电循环。

        2、扩容性强：全钒液流电池的容量可以根据需求进行调整，通过增加或减少电解液的体积来改变储能容量，具有较高的灵活性。

        3、高效率：全钒液流电池具有高能量密度和高功率密度，能够在短时间内释放大量电能，同时也能够长时间的储存电能。

        4、高安全性：不像锂电池一样容易造成发生爆炸，安全性高。因其活性物质存在于电解液中并不会引起物象变化，可深度放电而不影响电池寿命。另外，其反应过程不造成H2等气体，无发生爆炸风险。

二、全钒液流电池的热管理

        全钒液流电池是以+4、+5 价态的钒离子溶液作为正极的活性物质，以+2、+3价态的钒离子溶液作为负极的活性物质，分别储存在各自的电解液储罐中。在对电池进行充、放电时，正负极电解液在离子交换膜两侧进行氧化还原反应。同时，通过电堆外泵的作用，储液罐中的电解液不断送入正极室和负极室内，以维持离子的浓度，实现对电池的充放电。

        全钒液流电池的热管理系统主要是对电池的正极进行温控。钒电池正极液中的五价钒在静置或温度高于 45℃的情况下易析出五氧化二钒沉淀，析出的沉淀堵塞流道，包覆碳毡纤维，恶化电堆性能，直至电堆报废，而电堆在长时间运行过程中电解液温度很容易超过 45℃。另一方面，温度不能低于电解液的冰点，否则电解液凝固将使电池不能运转。因此一般的运行温度都要求在 0~45℃之间。所以需要一个热管理系统来控制电池内部温度的稳定。如果电池内部温度过高，会对电池的寿命和安全性造成影响；温度过低，会导致电解液凝固电池无法运转。因此，维持电池最佳运行温度的热管理系统对电池具有非常重要的的意义。

        传统的风冷散热效率已难以解决全钒液流电池的温控问题，相对于传统的风冷方式，拥有更高效稳定的散热性能、更低的噪音、更少占用空间的液冷系统已成为全钒液流电池温控系统的主流。

        虽然全钒液流电池的安全性很高，但其液冷系统的工作原理是冷却电池正极电解液，而正极电解液是带电的，电荷易顺着冷却介质流至整个温控系统从而使温控系统带电，危险性较高。目前采用不导电的超纯水进行冷却，但纯水进行冷却会导致冷却系统管路腐蚀。所以对于全钒液流电池液冷散热系统而言，其冷却介质的选择也非常重要，目前市面上无专门的全钒液流电池温控液。

三、华清液冷

        华清高科针对全钒液流电池的温控和安全问题，采用散热、耐蚀、防冻、阻燃、绝缘、非金属兼容等多项华清专有技术，且华清科研团队根据全钒液流电池热管理系统对液冷介质的特殊特性要求，成功研发出全钒液流电池温控液HQ-EV2。该产品不仅对全钒液流电池热管理系统的温控效果十分优异，还采用了自绝缘和新型离子抑制技术，赋增了产品防爆功能，可有效解决全钒液流电池温控系统带电失控导致的安全隐患。

全钒液流电池温控液HQ-EV2系列产品具有以下优势：

        1、低电导率保持性：低电导率冷却液的电导率远低于传统的水和常规冷却液，能够有效降低故障概率，保障储能设备的安全性能。

        2、优异的散热性能：防止全钒液流电池温度过高，导致五氧化二钒沉淀堵塞流道，包覆碳毡纤维，恶化电堆性能。

        3、优异的抗氧化酸化性能：能够有效延长使用寿命。

        4、优异的防锈性能：对不锈钢、铜、铝等金属具有优异的耐腐蚀性能，尤其对钛合金有着优异的缓蚀性能。

        5、优异的非金属材料兼容性：与非金属材料有着优异的兼容性能，有效延长温控系统的使用寿命。

      合肥华清高科多元化业务具有良好的产业基础和市场竞争力，致力于为航空航天、新能源汽车、风电、储能、太阳能、大数据中心、电子等领域客户提供液冷、环保表面处理配套技术服务及整体解决方案。