钒电池和锂电池哪个好?
全钒液流电池以不同价态的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质,储存在各自的电解液储罐中。在电池的充放电实验中,电解液在泵的作用下,由外置的储液槽循环通过电池的正负极室,在电极表面发生氧化还原反应,从而实现电池的充放电。
锂离子电池实际上是一种锂离子浓缩电池,正负极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。充电时,Li+从正极脱出,通过电解质嵌入负极。负电极处于富锂状态,正电极处于贫锂状态。同时,电子的补偿电荷从外部电路提供给碳负极,以确保负极的电荷平衡。相反,Li+从负极脱嵌并通过电解质插入正极,正极处于富锂状态。
在正常充放电条件下,锂离子在层状碳材料和层状氧化物的层间进行插层和脱附,一般只引起层间距的变化,不破坏晶体结构。在充放电过程中,负极材料的化学结构基本保持不变。因此,从充放电反应的可逆性来看,锂离子电池反应是一个理想的可逆反应。
钒电池的能量储存在电解液中。增加电解液储存罐的容积或增加电解液的浓度可以增加电池的容量。即对于同样功率输出的钒电池,容量可以根据需求随意调节,非常适合大容量储能应用;锂电池的容量与正负极材料有关。
钒电池的输出功率由电池堆中参与反应的面积决定,通过增减单体电池和不同电池组的串并联可以满足不同的功率要求。目前美国商业化示范运行的钒电池功率已经达到6000kW。锂电池很难达到这么大的储能容量。
钒电池充放电不涉及固态反应,电解液理论寿命无限,可长期使用。锂电池涉及固态反应,电解液使用寿命有限;钒电池反应速度快,可以瞬间启动。运行时充放电状态切换仅需0.02秒,响应速度为1毫秒。
钒电池理论充放电时间比为1: 1(实际运行为1.5-1.7: 1),支持频繁大电流充放电,深度充放电对电池寿命影响不大。在充放电状态下,电池的正负极活性物质都是液相,不会出现镍氢电池、锂离子电池等电池原因。