●叢書序
前言
第1章 電化學儲能技術 1
1.1 概述 1
1.2 鋰離子電池 4
1.2.1 鋰離子電池的原理及特點 4
1.2.2 鋰離子電池的關鍵材料 5
1.2.3 鋰離子電池的應用及產業現狀 9
1.2.4 鋰離子電池的發展趨勢 13
1.3 鈉硫電池 13
1.3.1 鈉硫電池的結構和原理 14
1.3.2 鈉硫電池的特性 15
1.3.3 鈉硫電池的應用及產業現狀 17
1.3.4 鈉硫電池的發展趨勢 19
1.4 鉛炭電池 20
1.4.1 鉛炭電池的原理 20
1.4.2 鉛炭電池的種類和結構 20
1.4.3 鉛炭電池的技術發展現狀 21
1.4.4 鉛炭電池的工程應用現狀 22
1.4.5 鉛炭電池存在的主要問題及研究開發重點 26
參考文獻 27
第2章 液流電池儲能技術 31
2.1 概述 31
2.2 液流電池的結構與組成 35
2.2.1 液流電池單電池 35
2.2.2 液流電池電堆 36
2.2.3 液流電池繫統及液流電池儲能繫統 38
2.3 液流電池的分類與特點 39
2.4 液流電池性能的評價方法 40
2.4.1 充、放電性能測試 42
2.4.2 極化曲線測試 48
2.4.3 充、放電性能和極化曲線的關繫 51
2.5 鐵/鉻液流電池 53
2.6 鋅/溴液流電池 55
2.6.1 鋅/溴液流電池的工作原理及特點 55
2.6.2 鋅/溴液流電池的研究進展 57
2.7 鋅/溴單液流電池 66
2.7.1 鋅/溴單液流電池的工作原理及特點 66
2.7.2 鋅/溴單液流電池的研究進展 69
2.8 釩/溴液流電池 69
2.8.1 釩/溴液流電池的工作原理及特點 69
2.8.2 釩/溴液流電池的研究進展 70
2.9 鋅/鎳單液流電池 71
2.9.1 鋅/鎳單液流電池的工作原理及特點 72
2.9.2 鋅/鎳單液流電池的研究進展 73
2.9.3 鋅/鎳單液流電池的應用示範 75
2.10 多硫化鈉/溴液流電池 76
2.10.1 多硫化鈉/溴液流電池的工作原理及特點 76
2.10.2 多硫化鈉/溴液流電池的發展歷程 77
2.10.3 多硫化鈉/溴液流電池的研究進展 79
2.11 鋅/鈰液流電池 84
2.12 鉛酸單液流電池 84
2.13 鋅/鐵液流電池 85
2.13.1 堿性鋅/鐵液流電池 85
2.13.2 中性鋅/鐵液流電池 88
參考文獻 91
第3章 液流電池電解液 98
3.1 鐵/鉻液流電池電解液 98
3.2 多硫化鈉/溴液流電池電解液 100
3.2.1 多硫化鈉負極電解液的制備 101
3.2.2 多硫化鈉負極電解液對電池循環性能的影響 102
3.2.3 多硫化鈉負極電解液的初始組成分析 105
3.2.4 溶液組成與平衡電位隨電池荷電狀態的變化 107
3.2.5 初始組成對溶液穩定性的影響 110
3.3 全釩液流電池電解液 112
3.3.1 釩化學的相關知識 112
3.3.2 電解液對全釩液流電池性能的影響 137
3.3.3 正、負極電解液中水和釩離子的遷移規律 144
3.3.4 電解液中質子濃度對全釩液流電池儲能容量的影響 158
3.3.5 電解液離子在離子交換膜中的傳輸機理 167
3.3.6 離子傳輸過程中的物料守恆及電荷守恆 169
3.3.7 全釩液流電池效率及儲能容量穩定性 170
3.3.8 儲能容量的提升及恢復策略 171
3.3.9 全釩液流電池電解液的穩定性 174
參考文獻 178
第4章 液流電池電極與雙極板 183
4.1 液流電池電極 183
4.1.1 電極的功能與作用 183
4.1.2 電極的特點與分類 183
4.1.3 液流電池電極材料的發展現狀 185
4.2 液流電池雙極板 194
4.2.1 雙極板的功能與作用 194
4.2.2 雙極板的特點與分類 195
4.2.3 雙極板的發展現狀 196
參考文獻 200
第5章 液流電池用離子交換（傳導）膜 203
5.1 離子交換（傳導）膜的作用和性能要求 203
5.2 全釩液流電池用離子交換（傳導）膜的分類及特點 204
5.3 全釩液流電池用離子交換（傳導）膜材料 204
5.3.1 全氟磺酸離子交換膜 204
5.3.2 部分氟化離子交換膜 212
5.3.3 非氟離子交換膜 214
5.3.4 多孔離子傳導膜 223
參考文獻 238
第6章 全釩液流電池電堆及繫統技術 243
6.1 概述 243
6.2 全釩液流電池的原理和特點 244
6.3 全釩液流電池電堆的結構設計 247
6.3.1 電堆的構成 247
6.3.2 電堆中的電解液分布 247
6.3.3 電堆的共用管路設計 249
6.3.4 電堆的密封材料與結構 250
6.3.5 端板和導流板 250
6.3.6 電堆的組成與組裝 251
6.4 電堆的設計原則 252
6.4.1 電堆的額定輸出功率與額定能量效率 252
6.4.2 低流阻、高均勻性流場結構 253
6.4.3 漏電電流的控制 254
6.4.4 電堆的可靠性與安全性 256
6.5 全釩液流電池儲能繫統 256
6.5.1 全釩液流電池繫統的組成 256
6.5.2 全釩液流電池繫統的設計原則 257
6.5.3 全釩液流電池的控制管理繫統 260
6.6 液流電池發展現狀與挑戰 262
參考文獻 264
第7章 數值模擬與結構設計及其在液流電池中的應用 266
7.1 概述 266
7.2 全釩液流電池數學模型的研究進展 267
7.2.1 電解液流動模型 268
7.2.2 二維多物理場耦合模型 268
7.2.3 三維多物理場耦合模型 274
7.3 全釩液流電池結構設計的研究進展 277
7.3.1 全釩液流電池的部件及結構 277
7.3.2 電解液流動方式 281
7.3.3 全釩液流電池流場結構設計的研究進展 283
參考文獻 292
第8章 新型電對液流電池探索 296
8.1 非水繫液流電池 296
8.1.1 Li/TEMPO 液流電池 296
8.1.2 Li/BODMA 液流電池 297
8.1.3 Li/醌類化合物液流電池 298
8.1.4 Li/二茂鐵液流電池 299
8.1.5 Li/Br2 液流電池 300
8.1.6 FL/DBMMB 液流電池 301
8.2 水繫新型液流電池 301
8.2.1 水繫有機電對液流電池 301
8.2.2 新型水繫無機電對液流電池 310
參考文獻 321
第9章 液流電池儲能技術的應用 323
9.1 液流電池儲能技術的應用概況 323
9.1.1 液流電池的典型應用領域 323
9.1.2 液流電池儲能繫統的應用 324
9.2 液流電池在可再生能源發電中的應用 331
9.3 液流電池在可再生能源發電中的應用案例 336
9.3.1 澳大利亞國王島風電儲能項目 336
9.3.2 日本住友電氣工業株式會社在北海道風電場的儲能項目 337
9.3.3 張北國家風光儲輸全釩液流電池項目 339
9.3.4 遼寧中國國電石風電儲能項目 340
9.4 液流電池儲能技術在電網側的應用 345
9.4.1 液流電池在電網側的作用和價值 345
9.4.2 輸電網發展面臨的突出問題 345
9.4.3 儲能繫統接入輸電網所起的作用 346
9.4.4 配電繫統運行面臨的挑戰 348
9.4.5 儲能繫統在配電網所起的作用 350
9.5 液流電池在電網側的應用案例 351
9.5.1 美國猶他州Castle Valley 儲能項目 351
9.5.2 美國華盛頓州Avista 全釩液流電池儲能項目 352
9.5.3 中國遼寧大連液流電池儲能調峰電站項目 353
9.5.4 英國多硫化鈉/溴液流電池儲能電站 355
9.6 液流電池在微電網和分布式儲能中的應用案例 356
9.6.1 液流電池在分布式儲能中的作用和價值 356
9.6.2 微電網經濟運行優化 358
9.7 液流電池在微電網和分布式儲能中的應用案例 359
9.7.1 日本住友電氣工業株式會社橫濱工廠微電網項目 359
9.7.2 德國北海佩爾沃姆島微電網項目 360
9.7.3 中國北京、中國寧夏金風科技集團微電網項目 361
9.7.4 中國遼寧旅順蛇島微電網儲能項目 363
9.7.5 鋅/溴液流電池微電網儲能項目 364
9.8 液流電池應用的發展趨勢 365
參考文獻 365
索引 367

本書共分為9章。第1章概要介紹適用於大規模儲能的鋰離子電池、鈉硫電池、鉛炭電池等電化學儲能技術；第2章綜合介紹液流電池的結構與組成、分類與特點及各種無機儲能活性物質（電對）的液流電池技術的結構特點和研究開發進展；第3章、第4章、第5章分別詳細介紹液流電池電解液、電極與雙極板、離子交換（傳導）膜等關鍵材料的功能、特點及技術發展現狀；第6章全面介紹已實現了產業化應用且在長時段儲能中具有廣闊應用市場的全釩液流電池電堆及電池繫統的結構、設計原則及方法、發展現狀與挑戰；第7章介紹數值模擬與結構設計及其在液流電池中應用的研究進展；第8章介紹水繫、非水繫液流電池技術的研究進展及發展前景；第9章舉例介紹液流電池儲能技術的應用。