Un completobatería de flujoEl sistema de almacenamiento de energía generalmente incluye:unidad de potencia(pila de electrolitos),unidad de energía(electrólitoyTanque de almacenamiento de electrolitos),unidad de suministro de electrolitos(tubería,zapatillas,válvulas,sensores, etc.), ysistema de gestión de bateríaEntre ellos, elunidad de potenciaes el elemento central que determina la escala de potencia del sistema, mientras queunidad de energíadesempeña un papel decisivo en la capacidad de almacenamiento de energía del sistema. Las dos unidades funcionan de forma independiente pero en coordinación para respaldar el funcionamiento general del sistema.Sistema de almacenamiento de energía con batería de flujo.
Proceso de producción de baterías de flujo: un análisis completo
Conjunto de pila de electrolitosEl proceso de producción comienza con el ensamblaje de lapila de electrolitosDespués de la preparación de los materiales clave, el primer paso es utilizarTecnología de soldadura láserpara fusionar elplacas bipolaresymembranasen un sello unificado para evitar fugas. Estoproceso de soldadura láserTiene ventajas únicas, como lograr un calentamiento, fusión y solidificación instantáneos, lo que garantiza que no se deforme la pila general. En comparación con los métodos tradicionales como las placas calefactoras, el pegamento termofusible o los anillos de sellado,soldadura lásermejora la eficiencia de la soldadura en más de cinco veces. Además, elzona afectada por el calordurantesoldadura láserGeneralmente se controla dentro de ±1 mm, lo que reduce eficazmente los efectos negativos de las altas temperaturas enrendimiento del electrolitoEsta aplicación no solo mejora la confiabilidad de la pila, sino que también mejora la automatización del ensamblaje y reduce el uso de materiales de sellado, disminuyendo así el costo de la pila.
Despuéssoldadura láserLos siguientes pasos son apilar y apretar. El selladoplacas bipolares,sellos de membrana, y otros componentes se apilan según la secuencia y el número requeridos. Después de comprimirlos y sellarlos, los componentes se fijan con pernos, completando así el ensamblaje de la pila.
Pruebas de rendimiento de carga/descarga y fugasUna vez que elconjunto de pilaUna vez completado, se traslada al equipo de prueba paraprueba de fugasLos productos no conformes se devuelven para volver a sellarlos a través delproceso de soldadura láserLos productos que cumplen con las normas pasan luego al siguiente paso:Prueba de rendimiento de carga/descargaEl enfoque clave en esta etapa es asegurar la estabilidad del entorno de prueba, la consistencia en el corte de carga/descarga y la uniformidad de laelectrólitoestado, todos los cuales son fundamentales para obtener resultados de pruebas precisos y confiables.
Relleno de electrolitosEste paso utiliza unSistema automático de inyección de líquidoEn primer lugar, elpila de bateríase somete a un tratamiento de vacío para crear unaambiente de presión negativa, seguido de la inyección automática deelectrólitoa través de un puerto de llenado. Todo el proceso se lleva a cabo a temperatura normal y en condiciones totalmente selladas para evitar que factores externos interfieran con elelectrólitoyrendimiento de la pila.
Integración y montaje de sistemas de almacenamiento de energíaEl paso final es la integración y montaje delsistema de almacenamiento de energía. Múltiples acabadospilas,Marcos de metal,tubería, accesorios,tanques de electrolitos,bombas magnéticas, ysistemas de control eléctricose ensamblan en un sistema estandarizadosistema de almacenamiento de energía.
Además del equipo especializado utilizado en estos pasos básicos de producción, se necesitan otros equipos auxiliares generales, como:Torres de enfriamiento,sistemas de purificación de gases de escape,Compresores de aire, ysistemas de agua puraSi bien estos dispositivos auxiliares no participan directamente en los pasos de producción principales, desempeñan un papel indispensable para garantizar el buen funcionamiento del proceso de producción, mantener la estabilidad ambiental y garantizar la calidad del producto.
Materiales clave en la producción de baterías de flujo
MembranaElmembrana, también conocido como elmembrana de intercambio iónico, es extremadamente crucial enBaterías de flujo de vanadio. Aísla elelectrodos positivos y negativosdesdeelectrólito, evitando cortocircuitos y contaminación cruzada, manteniendo al mismo tiempo el equilibrio iónico en el sistema. La permeabilidad, estabilidad y costo de lamembranason factores críticos para la comercialización debaterías de flujo.
Según el contenido de flúor, existen varios tipos demembranas, incluidomembranas de ácido perfluorosulfónico,membranas parcialmente fluoradas,membranas no fluoradas, ymembranas de intercambio iónico compuestas.Membranas de ácido perfluorosulfónico, por su alta conductividad, baja resistencia protónica y resistencia mecánica, son los únicos que se han comercializado, mientras que otros aún están en fase experimental.
Placas bipolaresPlacas bipolaresson un componente clave enbaterías de flujo, encargado de conectar las celdas en serie, conducir la corriente y sostener los electrodos. El material ideal paraplacas bipolaresDebería tener buenaconductividad,estabilidad electroquímica,Resistencia a la corrosión, yResistencia mecánica.
Materiales utilizados paraplacas bipolaresincluirrieles,grafito,materiales compuestos, yPlacas bipolares de electrodos integrados.Placas de grafitoSe prefieren por su buena conductividad y estabilidad química, pero tienen bajaResistencia mecánica, son frágiles, difíciles de procesar, costosos y difíciles de producir en masa.Placas bipolares compuestasCombina las ventajas de ambosmetalygrafito, convirtiéndolos en la opción emergente más utilizada.Placas bipolares de electrodos integradosCombine el electrodo yplaca bipolaren una sola unidad, mejorandorendimiento de la bateríay facilidad de montaje, pero el proceso es más complejo y costoso.
ElectrólitoElelectrólitoes un material básico enbaterías de flujo, influyendo directamente en el rendimiento y el coste de launidad de energía. El volumen y la concentración de laelectrólitodeterminar el máximocapacidad de almacenamiento de energíadel sistema, mientras que la pureza, la estabilidad y el rango de temperatura delelectrólitoafectar eleficiencia de la bateríay vida útil.
Por ejemplo, enBaterías de flujo de vanadio,electrólitoyunidad de potenciaCada uno de estos costes representa aproximadamente el 50% de la inversión inicial. A medida que aumenta el tiempo de carga/descarga, el coste deelectrólitoadquiere una mayor proporción. Los principales métodos para prepararelectrolitos de vanadioincluirdisolución física,reducción química, yelectrólisis, conelectrólisissiendo el método más común para la producción a gran escala.
Desafíos y oportunidades de la industria
Presiones de costos y avances tecnológicos:Baterías de flujo de vanadioLos costes de producción siguen siendo relativamente elevados. Reducirlos y mejorar la eficiencia serán fundamentales para el desarrollo futuro de la industria.Avances tecnológicos, como el desarrollo de nuevoselectrolitos, puede ayudar a reducir costos y mejorar el rendimiento.
Apoyo político y oportunidades de mercado: Globalpolíticacambios en elIndustria de almacenamiento de energíacreará nuevas oportunidades de inversión parabaterías de flujo.Baterías de flujo de vanadio, con su altodensidad de energíay largoesperanza de vida, tienen ventajas únicas en el mercado. A medida que aumenta la demanda deenergía renovableaumenta,baterías de flujoSe espera que desempeñen un papel cada vez más importantesector de almacenamiento de energía.
Competencia y direcciones futuras:Baterías de flujoEnfrentar la competencia de los nuevosTecnologías de almacenamiento de energíacomoion de litioybaterías de iones de sodioPara captar una mayor cuota de mercado, laIndustria de baterías de flujoTendrá que centrarse enInnovación tecnológicay la cooperación industrial.
Cooperación en la cadena de suministro y oportunidades en el mercado de capitales:Empresas a lo largo delCadena de suministro de baterías de flujopueden lograr un desarrollo mutuamente beneficioso mediante una colaboración más profunda. Además, el crecimiento de laIndustria de baterías de flujopresenta nuevas oportunidades de inversión para lamercados de capital.
