I. Avantages principaux (convient aux conditions d'acide fort et de forte oxydation des batteries à flux)
1. Avantages de l’application des électrodes
| Avantage | Performances spécifiques | Valeur de la batterie liquide | |
| Réseau poreux tridimensionnel-, surface spécifique élevée | Le feutre de carbone/tissu de carbone a une porosité de 80 à 95 % et une surface spécifique de 10 à 30 m²/g. | Fournit un grand nombre de sites actifs de réaction électrochimique, accélère le transport des ions vanadium et améliore la densité de puissance | |
| Excellente stabilité chimique | Résistant à l'acide sulfurique (2-5 M) et à la forte oxydation par le vanadium de haute valence (VO₂⁺), ne se corrode pas et ne se dissout pas sur une longue période. | Batterie compatible 20 ans + Longevity Life Line, aucun risque de contamination par ions métalliques dans la solution électrolytique | |
| Conductivité réglable Excellente résilience structurelle | Les fibres de carbone graphitées ont une conductivité électrique de 10³-10⁴ S/cm, tandis que le feutre de carbone est d'environ 10-100 S/cm. | Réduisez la polarisation ohmique, améliorez l'efficacité de la tension et l'efficacité énergétique | |
| Excellente résilience structurelle | Flexible et compressible, il s'adapte parfaitement et se scelle bien lors de l'assemblage, et ne se poudre pas et ne s'effondre pas pendant le cycle. | Rendement d'assemblage élevé de la pile à combustible et faible dégradation des performances de cyclage à long terme- (dégradation < 1 %) après 1 000 cycles) | |
| Modification réactivable | Les sites actifs peuvent être introduits par traitement thermique, traitement plasma, dopage (N/P/B), etc. | Améliorer la réactivité redox des ions vanadium et réduire le surpotentiel |
2. Avantages de l’amélioration des plaques bipolaires
- Léger et haute résistance : la densité n'est que de 1,7-2,0 g/cm³ (beaucoup inférieure à celle des métaux), la résistance à la traction peut atteindre 35-50 MPa, améliorant la capacité anti-flexion et anti-déformation de la plaque bipolaire
- Construction d'un réseau conducteur : des fibres de carbone courtes- forment des chemins conducteurs continus, réduisant la résistance de contact de la plaque bipolaire composite et améliorant la conductivité globale.
- Bonne stabilité thermique : large tolérance de température, capable de résister aux fluctuations thermiques pendant le processus de charge et de décharge des batteries à flux, contribuant ainsi à une dissipation thermique uniforme
II. Principaux inconvénients et défis
1. Lacunes dans les performances de base
- Faible activité catalytique intrinsèque : la surface des fibres de carbone brutes est inerte et le surpotentiel des réactions redox des ions vanadium est élevé, nécessitant des modifications complexes (telles que l'oxydation, le dopage et le chargement des catalyseurs) pour améliorer l'activité.
- Mouillabilité insuffisante : l'hydrophobie de la surface entraîne une mauvaise mouillabilité des électrolytes, affectant l'efficacité du transfert de masse, et une modification de la surface pour introduire de l'oxygène-contenant des groupes fonctionnels est nécessaire pour l'améliorer.
- Coût élevé : les fibres de carbone à base de PAN-de haute-qualité ont un prix unitaire élevé, en particulier les produits importés de Toray au Japon, ce qui limite les applications commerciales à grande échelle-.
Résumé et orientations d'amélioration
Valeur fondamentale : La fibre de carbone, avec ses quatre caractéristiques majeures : légèreté, haute résistance, haute stabilité et structure poreuse, est un matériau idéal pour les électrodes et les plaques bipolaires composites des batteries à flux, particulièrement adapté aux exigences élevées de stockage d'énergie de longue durée-pour la durée de vie et la sécurité.
Principaux goulots d'étranglement : le coût et l'activité catalytique sont les deux principaux défis qui doivent être surmontés par les voies suivantes :
1. Développer des précurseurs à faible-coût (tels que les fibres de carbone à base de lignine-)
2. Optimiser les processus de modification (tels que le dopage in-situ et l'activation plasma) pour réduire le surpotentiel
3. Améliorer le processus composite pour améliorer l'uniformité de la dispersion des fibres de carbone et la force de liaison interfaciale
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