Um completobateria de fluxoO sistema de armazenamento de energia normalmente inclui ounidade de energia(pilha de eletrólitos),unidade de energia(eletrólitoetanque de armazenamento de eletrólito),unidade de distribuição de eletrólitos(tubulação,bombas,válvulas,sensores, etc.), esistema de gerenciamento de bateria. Entre estes, ounidade de energiaé o elemento central que determina a escala de potência do sistema, enquanto ounidade de energiadesempenha um papel decisivo na capacidade de armazenamento de energia do sistema. As duas unidades operam de forma independente, mas em coordenação para dar suporte à função geral dosistema de armazenamento de energia de bateria de fluxo.
Processo de produção de bateria de fluxo: uma análise completa
Conjunto de pilha de eletrólitosO processo de produção inicia-se com a montagem dopilha de eletrólitosapós a preparação dos materiais-chave. O primeiro passo é usartecnologia de soldagem a laserpara fundir oplacas bipolaresemembranasem um selo unificado para evitar vazamentos. Istoprocesso de soldagem a lasertem vantagens únicas, como atingir aquecimento, derretimento e solidificação instantâneos, o que garante nenhuma deformação da pilha geral. Comparado a métodos tradicionais como placas de aquecimento, cola hot melt ou anéis de vedação,soldagem a lasermelhora a eficiência da soldagem em mais de cinco vezes. Além disso, ozona afetada pelo calordurantesoldagem a laseré geralmente controlado dentro de ± 1 mm, reduzindo efetivamente os efeitos negativos de altas temperaturasdesempenho do eletrólito. Esta aplicação não apenas aumenta a confiabilidade da pilha, mas também melhora a automação da montagem e reduz o uso de materiais de vedação, diminuindo assim o custo da pilha.
Depoissoldagem a laser, os próximos passos são empilhar e apertar. O seladoplacas bipolares,selos de membrana, e outros componentes são empilhados de acordo com a sequência e número necessários. Após a compressão e vedação, os componentes são fixados com parafusos, completando a montagem da pilha.
Teste de desempenho de vazamento e carga/descargaUma vez que omontagem de pilhaestiver completo, ele é movido para o equipamento de teste parateste de vazamento. Os produtos não conformes são devolvidos para serem selados novamente através doprocesso de soldagem a laserOs produtos em conformidade passam então para a próxima etapa:teste de desempenho de carga/descarga. O foco principal nesta fase é garantir a estabilidade do ambiente de teste, a consistência no corte de carga/descarga e a uniformidade doeletrólitoestado, todos os quais são essenciais para resultados de testes precisos e confiáveis.
Preenchimento de eletrólitosEsta etapa utiliza umsistema automático de injeção de líquido. Primeiro, opilha de bateriapassa por um tratamento de vácuo para criar umaambiente de pressão negativa, seguido da injeção automática deeletrólitoatravés de uma porta de enchimento. Todo o processo ocorre em temperatura normal e condições totalmente seladas para evitar que fatores externos interfiram noeletrólitoedesempenho da pilha.
Integração e montagem de sistemas de armazenamento de energiaA etapa final é a integração e montagem dosistema de armazenamento de energia. Vários acabamentospilhas,armações de metal,tubulação, acessórios,tanques de eletrólito,bombas magnéticas, esistemas de controle elétricosão reunidos em um padrãosistema de armazenamento de energia.
Além do equipamento especializado utilizado nessas etapas principais da produção, outros equipamentos auxiliares gerais são necessários, comotorres de resfriamento,sistemas de purificação de exaustão,compressores de ar, esistemas de água pura. Embora esses dispositivos auxiliares não participem diretamente das principais etapas de produção, eles desempenham um papel indispensável para garantir o bom andamento do processo de produção, manter a estabilidade ambiental e garantir a qualidade do produto.
Principais materiais na produção de baterias de fluxo
MembranaOmembrana, também conhecido comomembrana de troca iônica, é extremamente crucial embaterias de fluxo de vanádio. Ele isola oeletrodos positivos e negativosdoeletrólito, prevenindo curtos-circuitos e contaminação cruzada, mantendo o equilíbrio iônico no sistema. A permeabilidade, estabilidade e custo domembranasão fatores críticos para a comercialização debaterias de fluxo.
Com base no teor de flúor, existem vários tipos demembranas, incluindomembranas de ácido perfluorossulfônico,membranas parcialmente fluoradas,membranas não fluoradas, emembranas de troca iônica compostas.Membranas de ácido perfluorossulfônico, devido à sua alta condutividade, baixa resistência a prótons e resistência mecânica, são os únicos que foram comercializados, enquanto outros ainda estão em fase experimental.
Placas BipolaresPlacas bipolaressão um componente chave embaterias de fluxo, responsável por conectar as células em série, conduzir a corrente e dar suporte aos eletrodos. O material ideal paraplacas bipolaresdeveria ter bomcondutividade,estabilidade eletroquímica,resistência à corrosão, eresistência mecânica.
Materiais usados paraplacas bipolaresincluirmetais,grafite,materiais compósitos, eplacas bipolares de eletrodo integradas.Placas de grafitesão favorecidos por sua boa condutividade e estabilidade química, mas apresentam baixaresistência mecânica, são frágeis, difíceis de processar, caros e difíceis de produzir em massa.Placas bipolares compostascombinar as vantagens de ambosmetalegrafite, tornando-os a escolha popular emergente.Placas bipolares de eletrodo integradascombinar o eletrodo eplaca bipolarem uma única unidade, melhorandodesempenho da bateriae facilidade de montagem, mas o processo é mais complexo e caro.
EletrólitoOeletrólitoé um material essencial embaterias de fluxo, influenciando diretamente o desempenho e o custo dounidade de energia. O volume e a concentração doeletrólitodeterminar o máximocapacidade de armazenamento de energiado sistema, enquanto a pureza, estabilidade e faixa de temperatura doeletrólitoafetar oeficiência da bateriae tempo de vida.
Por exemplo, embaterias de fluxo de vanádio,eletrólitoeunidade de energiacusta cada conta por aproximadamente 50% do investimento inicial. À medida que o tempo de carga/descarga aumenta, o custo deeletrólitotorna-se uma proporção maior. Os principais métodos de preparaçãoeletrólitos de vanádioincluirdissolução física,redução química, eeletrólise, comeletrólisesendo o método mais comum para produção em larga escala.
Desafios e oportunidades da indústria
Pressões de custos e avanços tecnológicos:Baterias de fluxo de vanádioainda enfrentam custos de produção relativamente altos. Reduzir esses custos e melhorar a eficiência será a chave para o desenvolvimento futuro da indústria.Avanços tecnológicos, como o desenvolvimento de novoseletrólitos, pode ajudar a reduzir custos e melhorar o desempenho.
Apoio político e oportunidades de mercado: Globalpolíticamudanças noindústria de armazenamento de energiacriará novas oportunidades de investimento parabaterias de fluxo.Baterias de fluxo de vanádio, com sua altadensidade energéticae longovida útil, têm vantagens únicas no mercado. À medida que a demanda porenergia renovávelaumenta,baterias de fluxoespera-se que desempenhem um papel crescente nasetor de armazenamento de energia.
Concorrência e Direções Futuras:Baterias de fluxoenfrentar a concorrência de novostecnologias de armazenamento de energiacomoíon de lítioebaterias de íons de sódio. Para capturar uma fatia maior do mercado, oindústria de baterias de fluxoprecisará se concentrar eminovação tecnológicae cooperação industrial.
Cooperação na cadeia de suprimentos e oportunidades no mercado de capitais: Empresas ao longo docadeia de fornecimento de bateria de fluxopodem alcançar um desenvolvimento mutuamente benéfico através de uma colaboração mais profunda. Além disso, o crescimento daindústria de baterias de fluxoapresenta novas oportunidades de investimento para omercados de capitais.
