全钒液流电池用电解液活性衰减机理研究

全钒液流储能系统运行过程中，电化学容量随循环次数增加急剧衰减，已成为制约系统长期运行的技术难题和研究热点。本项目针对全钒液流储能系统容量衰减的关键因素- - 电解液失活机理开展研究。拟采用不同方法制备钒电池电解液，研究制备方法、添加物种类与浓度、环境温度、不同荷电状态和循环次数下电解液的电化学性能变化规律；探讨温度、添加剂以及充、放电过程等因素对钒离子的配位状态的影响；获得钒离子配位状态与其电化学活性及其变化之间的关联。通过研究钒离子的配位状态对其电化学性能的影响，并根据相关结果设计配位数、配位性质合理的配合物溶液，以提高钒电池电解液的电化学活性；同时，研究充、放电过程中不同价态钒离子的配位状态、配合物结构变化与其电化学容量衰减之间的关系，为设计循环性能优异的钒电池电解液提供理论依据。

项目针对全钒液流储能电池在运行过程中，其电化学容量随循环次数增加急剧衰减这一技术难题，研究了电池在不同的环境如温度、荷电状态等下电解液组成及其电化学性能间的关系；对比研究了制备方法对钒电池电解液初始及循环性能的影响；探讨了添加物种类与浓度对电解液的电化学性能的影响规律；初步探讨了支持电解质和不同的溶剂对电解液电化学性能的影响及其作用机理。研究结果表明，不同的添加剂对电池的电化学性能影响主要体现在对电解液中活性物种（电解质）与电解液溶剂之间的相互作用的改变以及电解液与电极表面的相互作用的改变两方面。初步获得了钒离子配位状态与其电化学活性及其变化之间的关联以及提高钒电池电解液的电化学活性的添加剂组成与含量之间的关系。研究结果表明，电池容量衰减的其他原因包括正、负极电解液的不对称迁移以及隔膜的氧化等方面；因此，设计合理的电池结构和对隔膜材料的改进也是提高钒电池循环稳定性的重要途径。.通过本项目的研究，培养了毕业博士研究生3人，硕士生6人，在读硕士生4人。在国内外知名刊物上发表SCI收录论文15篇，申请国家发明专利2项。