新技术简介钒电池

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1、1.新技术简介：钒电池新技术简介：钒电池 新闻联播钒电池已经投入使用 钒电池已在大连投入使用。可同时为 60 台车充电，只需更换已充好电的电池，电池通过太 阳能板提前充好电。不需要花几小时充电。这是 2012 年 5 月 16 日中央电视台新闻联播节 目内容： “辽宁省以遍布 2900 公里海岸线上的 42 个重点园区为突破口，科学规划、因地制宜，沿 海经济带正成为新一轮东北振兴的活力引擎。 最近正在大连友谊街上试运行的大型换电站，一次可同时为 50 辆纯电动公交车提供换电服 务，而无需花 6 小时为一辆车充电。工作人员说，换电站通过屋顶的太阳能电池板，对之 前换下的汽车电池充电，司机来后只需

2、更换电池即可。而这种储能电池系统，就是由大连 本土企业自主研发的。 作为全球唯一能够大批量生产这种钒电解液的企业，博融新材料就落户大连花园口经济区， 与需要高纯钒的下游企业融德特种材料仅一墙之隔，形成了相互依存的供需链条。 在花园口，像博融、融德这样具有自主知识产权的新材料企业还有 730 多家，密布在航空 航天动力(股吧)合金、新能源蓄能电池和生物科技等五大产业园区。 ” xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxx钒电池能否引领新能源革命 钒电池

3、（VRB,VanadiumRedoxFlowBattery）是当今世界上规模最大、技术最先进、最接近产 业化的高效可逆燃料电池，具有功率大、容量大、效率高、成本低、寿命长、绿色环保等 一系列独特优点，在风力发电、光伏发电、电网调峰、分布电站、军用蓄电、交通市政、 通讯基站、UPS 电源等广阔领域有着极其良好的应用前景，在日本、加拿大、美国、澳大 利亚、西欧等国家和地区已开始取代容量小、寿命短、污染大的铅酸电池。 一.钒电池优势： 随着钒电池技术的迅猛发展，钒电池必将为人类带来一场前所未有、意义重大深远的新能 源产业，与其它化学电源相比，钒电池具有明显的优越性，主要优点如下： （1）功率大：通过

4、增加单片电池的数量和电极面积，即可增加钒电池的功率，目前美国商 业化示范运行的钒电池的功率已达 6 兆瓦。 （2）容量大：通过任意增加电解液的体积，即可任意增加钒电池的电量，可达吉瓦时以上； 通过提高电解液的浓度，即可成倍增加钒电池的电量。 （3）效率高：由于钒电池的电极催化活性高，且正、负极活性物质分别存储在正、负极电 解液储槽中，避免了正、负极活性物质的自放电消耗，钒电池的充放电能量转换效率高达 75%以上，远高于铅酸电池的 45%。 （4）寿命长：由于钒电池的正、负极活性物质只分别存在于正、负极电解液中，充放电时 无其它电池常有的物相变化，可深度放电而不损伤电池，电池使用寿命长。目前加拿

5、大 VRBPowerSystems 商业化示范运行时间最长的钒电池模块已正常运行超过 9 年，充放循环 寿命超过 18000 次，远远高于固定型铅酸电池的 1000 次。 （5）响应速度快：钒电池堆里充满电解液可在瞬间启动，在运行过程中充放电状态切换只 需要 0.02 秒，响应速度 1 毫秒。 （6）可瞬间充电：通过更换电解液可实现钒电池瞬间充电。 （7）安全性高：钒电池无潜在的爆炸或着火危险，即使将正、负极电解液混合也无危险， 只是电解液温度略有升高。 （8）成本低：除离子膜外，钒电池部件多为廉价的碳材料、工程塑料，材料来源丰富，易 回收，不需要贵金属作电极催化剂，成本低。（9）钒电池选址自

6、由度大，可全自动封闭运行，无污染，维护简单，运营成本低。 二.钒电池市场应用前景 （1）在风力发电领域应用 目前风力发电机需要配备功率大约相当于其功率 1%的铅酸电池用于紧急情况时风机保护收 风叶用，另外每一台风机还需要配备功率大约相当于其功率 4%的后备蓄电池。由于电网已 成为风电发展的瓶颈，随着风电的爆炸式发展，风电与电网的矛盾将越来越突出，为了减 少对电网的冲击，大幅度提高风电场电力的使用率同时赚取巨额的电网峰谷差价，风电场 将需要配备功率相当于其功率 1050%的动态储能蓄电池。对于风机离网发电，则需要更 大比例的动态储能蓄电池。由于风机现在使用的铅酸电池存在容量小、寿命短、稳定性差、

7、 维护费时费力、污染大等严重缺陷，风机制造厂家一直在寻找更好的可以替代铅酸电池的 产品，相信拥有众多杰出优点的钒电池完全可以取代现有的铅酸电池，进而构建风电场的 动态能源储存系统，大幅度提高风电场的效率和效益，推动风电产业更好更快地发展。 （2）在光伏发电领域应用 据权威机构统计，近几年全球光伏组件的年均增长率高达 30，光伏产业成为全球发展最 快的新兴行业之一。特别是 2008 年，全球光伏发电装机总量达到 3 吉瓦。顾名思义，光伏 发电需要太阳光，一旦到了晚上和阴雨天就发不了电，因而需要蓄电池为其储存电力，由 于铅酸电池功率、容量、寿命均非常有限，相信集众多杰出优点于一身的钒电池将作为光

8、伏发电储能电池的首选。 （3）在电网调峰领域应用 电网调峰的主要手段一直是抽水蓄能电站。近二三十年来，世界发达国家抽水蓄能电站发 展越来越快。世界上抽水蓄能电站发展最快、装机容量最多的是日本，其次是美国、意大 利、德国、法国、西班牙等，日本和美国抽水蓄能电站装机容量均已超过 2000 万千瓦。 由于抽水蓄能电站需建上、下两个水库，受地理条件限制较大，在平原地区不容易建设， 而且占地面积大，维护成本高。钒电池蓄能电站不受地理条件限制，选址自由，占地少， 维护成本低。可以预期，随着钒电池技术的发展，钒电池蓄能电站将逐步取代抽水蓄能电 站，在电网调峰中发挥重要的作用。 （4）在交通市政领域应用 随着

9、世界城市化进程的不断加快和汽车保有量的持续增加，汽车尾气污染已经成为城市空 气污染的头号污染源。大力发展节能、环保的电动汽车替代传统燃油汽车，已成为了人们 的共识。随着钒电池技术的快速发展，可以预期，拥有众多杰出优点的钒电池将在电动汽 车（特别是城市公交客车） 、电动机车、电动自行车、电动船舶、交通信号、风光互补路灯 等广阔领域发挥重要作用。 （5）在通讯基站领域应用 通信基站和通信机房需要蓄电池作为后备电源，且时间通常不能少于 10 小时。对通讯运营 商来讲，安全稳定可靠性和使用寿命是最重要的，在这一领域，钒电池有着铅酸电池无法 比拟的先天优势。 （6）UPS 电源应用 赛迪顾问研究显示，2

10、007 年 UPS 市场出现了持续增长的态势，主要原因是中国经济的持续 高速发展带来的 UPS 用户需求分散化，使得更多的行业和更多的企业对 UPS 产生了持续的 需求。未来几年，UPS 产品发展的方向是更高的可用性、安全性以及功能的集成化、智能 化和人性化。目前中国的 UPS 市场强烈需求功率大、安全、稳定可靠的蓄电池，钒电池在 这一领域，相对于铅酸电池无论在功率、安全稳定性、还是使用寿命上都有着绝对优势。 （7）分布电站领域应用 当今社会对能源与电力供应的质量、效率、环保以及安全可靠性要求越来越高，大电网由于自身的缺陷已经不能满足这种要求。随着分布电站的崛起，大型中心电站将逐步走向衰 落。

11、相信钒电池将首先在医院、指挥控制中心、数据处理和通讯中心、商业大楼、娱乐中 心、政府要害部门、制药和化学材料工业、精密制造工业的分布电站中发挥重要作用。 （8）军用蓄电领域应用 钒电池还可以在军事基地、指挥中心等军事部门的军用蓄电中发挥重要作用。 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxx钒电池分为上、中、下三线阶梯领域，先来学习和分析上游产品钒及其钒矿 一.矿物原料特点 钒（vanadium）是一种种化学元素。化学符号 V，原子序数 23，原子量

12、 50.9415，属周期 系B 族。钒在地壳中的含量为 0.020.03，钒的矿物主要有绿硫钒矿、钒云母、钒 铅矿、钒钾铀矿。钒还存在于铁矿和铝矿中。钒是淡灰色有光泽金属，熔点 189010， 沸点 3380，密度 5.96 克厘米 3。有韧性，在氢气中加热变脆 ，含氧和氮的钒也有脆 性 。高温下与多数非金属元素（ 如氮 、碳 、硫）发生反应 。钒还能与铝、钴、铜、铁 、锰、钼 、镍、钯、锡、硅形成合金。钒不与稀盐酸、稀硫酸和碱溶液作用，但易溶于浓 硫酸、浓硝酸和氢氟酸。钒与熔融的碱作用后，生成钒酸盐。钒的氧化态为 1、1、2、3、4、5。通常2 和3 价钒的氢氧化物呈碱性，4 和5 价钒 的

13、氢氧化物呈两性。 5 价钒在不同酸度的水溶液中形成不同组成的钒酸盐。 独立钒矿床很少，多共生或伴生于钒钛磁铁矿、铝土矿、铀矿、煤矿、磷矿或铅锌铜矿床 中。主要钒矿物有钒铅矿、钒钛磁铁矿、钒钙铜矿、钒钾铀矿、钒钙铀矿等。采用磁选、 重选、浮选或电选法选矿。钒的化合物用作制取硫酸和有机合成的催化剂。用于石油、冶 金、玻璃、陶瓷、纺织、油漆、染料、化学药剂、照相、电影等部门。 二.钒矿物及其赋存状态(一)钒矿物及钒元素赋存状态钒元素是较为活泼的金属，在自然界中主要形成复杂的化合物的矿物。迄今为止在自 然界中尚未发现单质形式存在的自然元素,钒是呈分散状态存在的。作为钛磁铁矿-钒钛磁 铁矿-钛钒磁铁矿系

14、列矿物的钛磁铁矿是钒的主要载体矿物，V 显强的亲氧性，主要形成氧 化物和含氧酸盐的矿物组合。钒可以以类质同象存在于云母类矿物和钒电气石中，另外钒 也以吸附状态存在。V3 可取代六次配位的 Fe3 而进入磁铁矿的晶格。在钒钛磁铁矿中存在 着 Fe3、V3、Ti3 的相互替代。V3 同(Nb、Ta)5、Sn4 等高价离子之间可以进行异价的类质 同像。 矿物类及主要的工业矿物： 1.复杂的钒酸盐矿物：钒铅锌矿、褐铅矿、钒酸钙铀矿、钒云母等； 2.简单的钒酸盐矿物：钒铋矿、钒铅矿等； 3.硫化物：绿硫钒矿、铜钒硫矿 （这两种矿物较少见） 。(二)主要钒矿物：1.钒铅矿又称“褐铅矿” 。成分为 Pb5V

15、O43Cl，含 V2O5 为 19.4。六方晶系。晶体为六方柱 状或针状，通常为致密块状。黄至黄褐色。条痕白至淡黄色。硬度 2.53，比重 6.66 7.10。产于铅矿床的氧化带中，大量聚积时，可作钒铅矿石开采。可从中提炼钒。形态:斜方双锥晶类, C6h-6/m(L6PC) , 晶体呈六方柱状(图 7)。亦呈针状或毛发状。有时 呈骸晶或多孔状。集合体呈晶簇状、球状。2.钒钛磁铁矿钒钛磁铁矿中的钒主要以 FeO V2O3 尖晶石形态存在，矿中含钒 0.2%1.5%。世界上除美国从钾钒铀矿中提钒外，其他主要产钒国家中都从钒钛磁铁矿中提取钒。钒钛磁铁 矿不仅是铁的重要来源，而且伴生的钒、钛、铬、钴、

16、镍、铂族和钪等多种组份，具有重 要的综合利用价值。含钒钛磁铁矿岩体分为基性岩（辉长岩）型和基性-超基性岩（辉长岩 辉石岩辉岩）型两大类，两种类型的地质特征基本相同，前者相当于后者的基性岩相 带部分的特征，后者除铁、钛、钒外，伴生的铬、钴、镍和铂族组分含量较高，因而综合 利用价值更大。 3.钒钙铜矿 CaCuVO4(OH)主要含钒矿物之一。含五氧化二钒 38.60%。斜方晶系，晶体结构与钒 铅矿相同；集合体呈鳞片状、土状、肾状或纤维状。呈浅黄绿、橄榄绿至暗绿色。玻璃光 泽和珍珠光泽。硬度 3.5，密度 3.53.9g/cm3。主要产于硫化物矿床的氧化带中。用于提 取五氧化二钒等钒化合物和炼钒。4.钒钾铀矿又称“钒酸钾铀矿” 。成分为 K2VO22VO423H2O，呈浅黄色或浅绿黄色，含 V2O520.16%。含铀 4246。单斜晶系。晶体细小，片状或板状。通常呈粉末块状。鲜黄 或淡黄绿色。玻璃光泽，硬度 22.5，比重 4.46，具强放射性。易溶于稀酸中。分布于有 机质的沉积岩的风化带（主