Un completobatteria a flussoIl sistema di accumulo di energia in genere includeunità di potenza(pila elettrolitica),unità di energia(elettrolitaEserbatoio di stoccaggio dell'elettrolita),unità di erogazione dell'elettrolita(tubatura,pompe,valvole,sensori, ecc.), esistema di gestione della batteriaTra questi, ilunità di potenzaè l'elemento centrale che determina la scala di potenza del sistema, mentre ilunità di energiasvolge un ruolo decisivo nella capacità di accumulo di energia del sistema. Le due unità operano in modo indipendente ma in coordinamento per supportare la funzione complessiva delsistema di accumulo di energia a batteria a flusso.
Processo di produzione della batteria a flusso: una ripartizione completa
Assemblaggio pila elettroliticaIl processo produttivo inizia con l'assemblaggio delpila elettroliticadopo la preparazione dei materiali chiave. Il primo passo è utilizzaretecnologia di saldatura laserper fondere ilpiastre bipolariEmembranein una guarnizione unificata per evitare perdite. Questoprocesso di saldatura laserha vantaggi unici, come il raggiungimento di riscaldamento, fusione e solidificazione istantanei, che garantiscono l'assenza di deformazione dell'intera pila. Rispetto ai metodi tradizionali come piastre riscaldanti, colla a caldo o anelli di tenuta,saldatura lasermigliora l'efficienza della saldatura di oltre cinque volte. Inoltre, ilzona termicamente alteratadurantesaldatura laserè solitamente controllato entro ±1mm, riducendo efficacemente gli effetti negativi delle alte temperature suprestazioni elettroliticheQuesta applicazione non solo migliora l'affidabilità della pila, ma migliora anche l'automazione dell'assemblaggio e riduce l'uso di materiali di tenuta, abbassando così il costo della pila.
Doposaldatura laser, i passaggi successivi sono l'impilamento e il serraggio. Il sigillatopiastre bipolari,guarnizioni a membrana, e altri componenti vengono impilati secondo la sequenza e il numero richiesti. Dopo la compressione e la sigillatura, i componenti vengono fissati con bulloni, completando l'assemblaggio della pila.
Test delle prestazioni di perdita e carica/scaricaUna volta ilassemblaggio di pileè completo, viene spostato all'apparecchiatura di prova perprova di tenutaI prodotti non conformi vengono rispediti per la nuova sigillatura tramiteprocesso di saldatura laserI prodotti conformi passano quindi alla fase successiva:test delle prestazioni di carica/scaricaL'obiettivo principale in questa fase è garantire la stabilità dell'ambiente di test, la coerenza nel cut-off di carica/scarica e l'uniformità delelettrolitastato, tutti fattori essenziali per ottenere risultati dei test accurati e affidabili.
Riempimento elettroliticoQuesto passaggio utilizza unsistema automatico di iniezione di liquidi. In primo luogo, ilpila di batteriesubisce un trattamento sotto vuoto per creare unambiente a pressione negativa, seguito dall'iniezione automatica dielettrolitaattraverso una porta di riempimento. L'intero processo avviene a temperatura normale e in condizioni completamente sigillate per impedire che fattori esterni interferiscano con ilelettrolitaEprestazioni dello stack.
Integrazione e assemblaggio del sistema di accumulo di energiaIl passaggio finale è l'integrazione e l'assemblaggio delsistema di accumulo di energia. Finito multiplopile,montature in metallo,tubatura, accessori,serbatoi di elettrolita,pompe magnetiche, Esistemi di controllo elettricosono assemblati in un formato standardizzatosistema di accumulo di energia.
Oltre alle attrezzature specializzate utilizzate in queste fasi di produzione principali, sono necessarie altre attrezzature ausiliarie generali, cometorri di raffreddamento,sistemi di depurazione dei gas di scarico,compressori d'aria, Esistemi di acqua puraSebbene questi dispositivi ausiliari non partecipino direttamente alle fasi di produzione principali, svolgono un ruolo indispensabile nel garantire il regolare processo di produzione, nel mantenere la stabilità ambientale e nel garantire la qualità del prodotto.
Materiali chiave nella produzione di batterie a flusso
MembranaILmembrana, noto anche comemembrana a scambio ionico, è estremamente cruciale inbatterie al flusso di vanadio. Isola ilelettrodi positivi e negatividalelettrolita, prevenendo cortocircuiti e contaminazione incrociata, mantenendo al contempo l'equilibrio ionico nel sistema. La permeabilità, la stabilità e il costo delmembranasono fattori critici per la commercializzazione dibatterie a flusso.
In base al contenuto di fluoro, esistono vari tipi dimembrane, compresomembrane di acido perfluorosolfonico,membrane parzialmente fluorurate,membrane non fluorurate, Emembrane a scambio ionico composite.Membrane di acido perfluorosolfonico, grazie alla loro elevata conduttività, bassa resistenza protonica e resistenza meccanica, sono gli unici ad essere stati commercializzati, mentre altri sono ancora in fase sperimentale.
Piastre bipolariPiastre bipolarisono una componente chiave inbatterie a flusso, responsabile della connessione delle celle in serie, della conduzione della corrente e del supporto degli elettrodi. Il materiale ideale perpiastre bipolaridovrebbe avere un buonconduttività,stabilità elettrochimica,resistenza alla corrosione, Eresistenza meccanica.
Materiali utilizzati perpiastre bipolariincluderemetalli,grafite,materiali compositi, Eelettrodi integrati-piastre bipolari.Piastre di grafitesono favoriti per la loro buona conduttività e stabilità chimica, ma hanno un bassoresistenza meccanica, sono fragili, difficili da lavorare, costosi e difficili da produrre in serie.Piastre bipolari compositecombinare i vantaggi di entrambimetalloEgrafite, diventando così la scelta emergente del grande pubblico.Piastre bipolari elettrodi integratecombinare l'elettrodo epiastra bipolarein un'unica unità, migliorandoprestazioni della batteriae facilità di assemblaggio, ma il processo è più complesso e costoso.
ElettrolitaILelettrolitaè un materiale di base inbatterie a flusso, influenzando direttamente le prestazioni e il costo delunità di energia. Il volume e la concentrazione delelettrolitadeterminare il massimocapacità di accumulo di energiadel sistema, mentre la purezza, la stabilità e l'intervallo di temperatura delelettrolitainfluenzare ilefficienza della batteriae durata della vita.
Ad esempio, inbatterie al flusso di vanadio,elettrolitaEunità di potenzai costi rappresentano ciascuno circa il 50% dell'investimento iniziale. Man mano che il tempo di carica/scarica aumenta, il costo dielettrolitadiventa una quota maggiore. I principali metodi di preparazioneelettroliti di vanadioincluderedissoluzione fisica,riduzione chimica, Eelettrolisi, conelettrolisiessendo il metodo più comune per la produzione su larga scala.
Sfide e opportunità del settore
Pressione sui costi e innovazioni tecnologiche:Batterie al flusso di vanadiodevono ancora affrontare costi di produzione relativamente elevati. Ridurre questi costi e migliorare l'efficienza saranno fondamentali per lo sviluppo futuro del settore.Innovazioni tecnologiche, come lo sviluppo di nuovielettroliti, può aiutare a ridurre i costi e migliorare le prestazioni.
Supporto politico e opportunità di mercato: Globalpoliticacambiamenti nelindustria dell'accumulo di energiacreerà nuove opportunità di investimento perbatterie a flusso.Batterie al flusso di vanadio, con la loro altadensità energeticae lungodurata, hanno vantaggi unici sul mercato. Poiché la domanda dienergia rinnovabileaumenta,batterie a flussosi prevede che svolgeranno un ruolo sempre più importante nelsettore dell'accumulo di energia.
Concorrenza e direzioni future:Batterie a flussoaffrontare la concorrenza dei nuovitecnologie di accumulo di energiaad esempioagli ioni di litioEbatterie agli ioni di sodioPer conquistare una quota di mercato maggiore,industria delle batterie a flussosarà necessario concentrarsi suinnovazione tecnologicae cooperazione industriale.
Cooperazione della catena di fornitura e opportunità del mercato dei capitali: Aziende lungo ilcatena di fornitura della batteria a flussopuò raggiungere uno sviluppo reciprocamente vantaggioso attraverso una più profonda collaborazione. Inoltre, la crescita delindustria delle batterie a flussopresenta nuove opportunità di investimento per lmercati dei capitali.
