Eine kompletteRedox-Flow-BatterieEin Energiespeichersystem umfasst typischerweise dieTriebwerk(Elektrolytstapel),Energieeinheit(ElektrolytUndElektrolyt-Vorratsbehälter),Elektrolyt-Fördereinheit(Rohrleitungen,Pumps,Ventile,Sensorenusw.) undBatteriemanagementsystem. Unter diesenTriebwerkist das Kernelement, das die Leistungsskala des Systems bestimmt, während dieEnergieeinheitspielt eine entscheidende Rolle bei der Energiespeicherkapazität des Systems. Die beiden Einheiten arbeiten unabhängig voneinander, aber koordiniert, um die Gesamtfunktion desDurchflussbatterie-Energiespeichersystem.
Der Produktionsprozess von Flow-Batterien: Eine vollständige Aufschlüsselung
Elektrolyt-Stapel-MontageDer Produktionsprozess beginnt mit der Montage derElektrolytstapelnach der Vorbereitung der Schlüsselmaterialien. Der erste Schritt besteht darin,Laserschweißtechnologiezur Verschmelzung derBipolarplattenUndMembranenzu einer einheitlichen Dichtung, um Leckagen zu verhindern.Laserschweißverfahrenhat einzigartige Vorteile, wie z. B. das Erreichen einer sofortigen Erwärmung, Schmelzung und Verfestigung, wodurch eine Verformung des gesamten Stapels vermieden wird. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden wie Heizplatten, Heißkleber oder Dichtungsringen,Laserschweißenverbessert die Schweißeffizienz um mehr als das Fünffache. Darüber hinausWärmeeinflusszonewährendLaserschweißenwird normalerweise innerhalb von ±1mm kontrolliert, wodurch die negativen Auswirkungen hoher Temperaturen aufElektrolytleistung. Diese Anwendung erhöht nicht nur die Zuverlässigkeit des Stapels, sondern verbessert auch die Montageautomatisierung und verringert den Einsatz von Dichtungsmaterialien, wodurch die Kosten des Stapels gesenkt werden.
NachLaserschweißen, die nächsten Schritte sind Stapeln und Festziehen. Die versiegeltenBipolarplatten,Membrandichtungenund andere Komponenten werden entsprechend der erforderlichen Reihenfolge und Anzahl gestapelt. Nach dem Komprimieren und Versiegeln werden die Komponenten mit Bolzen gesichert, wodurch die Stapelmontage abgeschlossen wird.
Leckage- und Lade-/EntladeleistungstestsSobald dasStapelmontageist, wird es zur Testanlage gebracht, umDichtheitsprüfung. Nicht konforme Produkte werden zur Wiederversiegelung über dasLaserschweißverfahren. Konforme Produkte gelangen dann zum nächsten Schritt—Lade-/Entladeleistungstests. Der Schwerpunkt in dieser Phase liegt auf der Gewährleistung der Stabilität der Testumgebung, der Konsistenz der Lade-/Entladeabschaltung und der Einheitlichkeit derElektrolytZustand, die alle für genaue und zuverlässige Testergebnisse von entscheidender Bedeutung sind.
ElektrolytfüllungDieser Schritt verwendet einautomatisches Flüssigkeitseinspritzsystem. Erstens, dieBatteriestapelwird einer Vakuumbehandlung unterzogen, um eineUmgebung mit Unterdruck, gefolgt von der automatischen Injektion vonElektrolytdurch eine Füllöffnung. Der gesamte Prozess erfolgt bei normaler Temperatur und vollständig abgedichteten Bedingungen, um zu verhindern, dass externe Faktoren denElektrolytUndStapelleistung.
Integration und Montage von EnergiespeichersystemenDer letzte Schritt ist die Integration und Montage derEnergiespeichersystem. Mehrere fertigStapel,Metallrahmen,Rohrleitungen, Zubehör,Elektrolytbehälter,Magnetpumpen, Undelektrische Steuerungssystemewerden zu einem standardisiertenEnergiespeichersystem.
Neben den Spezialgeräten, die in diesen zentralen Produktionsschritten eingesetzt werden, sind weitere allgemeine Zusatzgeräte erforderlich, wie z. B.Kühltürme,Abgasreinigungssysteme,Luftkompressoren, UndReinwassersysteme. Obwohl diese Zusatzgeräte nicht direkt an den zentralen Produktionsschritten beteiligt sind, spielen sie eine unverzichtbare Rolle bei der Gewährleistung eines reibungslosen Produktionsablaufs, der Wahrung der Umweltstabilität und der Garantie der Produktqualität.
Wichtige Materialien bei der Herstellung von Flow-Batterien
MembranDerMembran, auch bekannt alsIonenaustauschmembranist äußerst wichtig inVanadium-Redox-BatterienEs isoliert diepositive und negative Elektrodenaus demElektrolyt, wodurch Kurzschlüsse und Kreuzkontaminationen vermieden werden und gleichzeitig das Ionengleichgewicht im System erhalten bleibt. Die Durchlässigkeit, Stabilität und Kosten derMembransind entscheidende Faktoren für die Kommerzialisierung vonRedox-Flow-Batterien.
Basierend auf dem Fluorgehalt gibt es verschiedene Arten vonMembranen, einschließlichPerfluorsulfonsäuremembranen,teilweise fluorierte Membranen,nichtfluorierte Membranen, Undzusammengesetzte Ionenaustauschmembranen.Perfluorsulfonsäuremembranen, sind aufgrund ihrer hohen Leitfähigkeit, ihres geringen Protonenwiderstands und ihrer mechanischen Festigkeit die einzigen, die kommerziell erhältlich sind, während sich andere noch in der Versuchsphase befinden.
Bipolare PlattenBipolarplattensind eine Schlüsselkomponente inRedox-Flow-Batterien, verantwortlich für die Reihenschaltung der Zellen, die Stromleitung und die Unterstützung der Elektroden. Das ideale Material fürBipolarplattensollte gut seinLeitfähigkeit,elektrochemische Stabilität,Korrosionsbeständigkeit, Undmechanische Festigkeit.
Verwendete Materialien fürBipolarplattenenthaltenMetalle,Graphit,Verbundwerkstoffe, Undintegrierte Elektroden-Bipolarplatten.Graphitplattenwerden wegen ihrer guten Leitfähigkeit und chemischen Stabilität bevorzugt, haben aber eine geringemechanische Festigkeit, sind spröde, schwer zu verarbeiten, teuer und kaum in Massenproduktion herzustellen.Bipolarplatten aus Verbundwerkstoffvereinen die Vorteile beiderMetallUndGraphit, wodurch sie sich zur Mainstream-Wahl entwickeln.Integrierte Elektroden-Bipolarplattenkombinieren Sie die Elektrode undBipolarplattezu einer Einheit, die dieBatterieleistungund einfache Montage, aber der Prozess ist komplexer und teurer.
ElektrolytDerElektrolytist ein Kernmaterial inRedox-Flow-Batterien, was sich direkt auf die Leistung und die Kosten derEnergieeinheitDas Volumen und die Konzentration derElektrolytbestimmen Sie den HöchstwertEnergiespeicherkapazitätdes Systems, während die Reinheit, Stabilität und der Temperaturbereich desElektrolytbeeinflussen dieEffizienz der Batterieund Lebensdauer.
Beispielsweise inVanadium-Redox-Batterien,ElektrolytUndTriebwerkDie Kosten betragen jeweils etwa 50 % der Anfangsinvestition. Mit zunehmender Lade-/Entladezeit steigen die Kosten fürElektrolytwird ein größerer Anteil. Die wichtigsten Methoden zur HerstellungVanadiumelektrolyteenthaltenphysische Auflösung,chemische Reduktion, UndElektrolyse, mitElektrolyseDies ist die gebräuchlichste Methode für die Produktion im großen Maßstab.
Herausforderungen und Chancen der Branche
Kostendruck und technologische Durchbrüche:Vanadium-Redox-Batteriensind noch immer mit relativ hohen Produktionskosten konfrontiert. Die Senkung dieser Kosten und die Verbesserung der Effizienz werden für die zukünftige Entwicklung der Branche von entscheidender Bedeutung sein.Technologische Durchbrüche, wie etwa die Entwicklung neuerElektrolyte, kann dazu beitragen, die Kosten zu senken und die Leistung zu steigern.
Politische Unterstützung und Marktchancen: AllgemeinPolitikÄnderungen in derEnergiespeicherindustrieschafft neue Investitionsmöglichkeiten fürRedox-Flow-Batterien.Vanadium-Redox-Batterienmit ihren hohenEnergiedichteund langLebensdauer, haben einzigartige Vorteile auf dem Markt. Da die Nachfrage nacherneuerbare Energienerhöht sich,Redox-Flow-Batterienwerden voraussichtlich eine wachsende Rolle spielen in derEnergiespeichersektor.
Wettbewerb und zukünftige Richtungen:Flow-Batteriender Konkurrenz durch neueEnergiespeichertechnologienwie zum BeispielLithium-IonenUndNatrium-Ionen-BatterienUm einen größeren Marktanteil zu gewinnen,Flussbatterieindustriemüssen sich konzentrieren auftechnologische Innovationund Branchenkooperation.
Lieferkettenkooperation und Kapitalmarktchancen: Unternehmen entlang derLieferkette für Flussbatterienkönnen durch eine intensivere Zusammenarbeit eine für beide Seiten vorteilhafte Entwicklung erreichen. Darüber hinaus ist das Wachstum derFlussbatterieindustriebietet neue Anlagemöglichkeiten für dieKapitalmärkte.
