第３８卷
第ｌ期
电
池
Ｖ０１．３８，Ｎｏ．１２００８年
２月
ＢＡＴＴＥＲＹ
ＢＩＭＯＮＴＨＬＹ
Ｆｅｂ．，２００８
钒氧化还原液流电池的充放电特性
陈茂斌１，一，李晓兵２，张胜涛１，刘联２
（１．重庆大学材料科学与工程学院，重庆４０００４４；２．中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳６２１９００）摘要：采用恒流限压充放电法，研究了充放电电流密度对钒氧化还原液流电池的容量、库仑效率和能量效率的影响，同时研究了过充条件下的集流体腐蚀情况，初步建立了钒氧化还原液流电池稳定有效的充放电模式。理想的充放电电流密度为６３．８ｍＡ／ｃｍ２，对应的库仑效率是９５．０９％，能量效率是７０．７９％。充电电压上限不能超过１．７５ｖ。
关键词：钒氧化还原液流电池；集流体；
能量效率；过充电
中图分类号：ＴＭ９１２．１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—１５７９（２００８）０１一００３７—０３
Ｔｈｅ
ｃｈａｒｇｅ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅ
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（１．例姆ｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ
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２．１ｍｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ，Ｓｉｅｈｕａｎ６２１９００，Ｃｈｉｎａ）
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖａｎａｄｉｕｍｒｅｄｏｘｆｌｏｗｂａｔｔｅｒｙ；ｃｕｒｒｅｎｔｃｏｌｌｅｃｔｏｒ；ｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ｏｖｅｒｃｈａｒｇｅ
钒氧化还原液流电池（以下简称钒电池）是一种高效、环电化学腐蚀。目前，使用较多的是改性石墨板和导电塑料保、容量大、能大电流充放电和深度放电的液流储能电板。导电塑料板具有不渗液性、抗腐蚀和强度高等特点，但池【１。４Ｊ。钒电池的工作原理是利用不同价态钒离子之间的导电性较差；石墨板具有导电性好和脆性大等特点，但成本氧化还原反应来实现能量的转换。钒电池正、负极的标准电高，过充时易被电化学腐蚀。用自制的导电塑料板作集流体势差为１．２５Ｖ，但在实际使用过程中，钒电池的电压随着充的钒电池［５】，最大充放电电流密度能够达到５１ｍＡ／ｅｍ２；用放电状态的不同而发生变化。
自制改性石墨板作集流体的钒电池，最大放电电流密度能达本文作者研究了充放电电流密度对电池充放电效率和到１２８
ｍＡ／ｅｍ２。
容量的影响，及在过充条件下对钒电池集流体的腐蚀影响。
本文作者选用改性石墨板（北京产）作为钒电堆的集流１实验
体。隔膜采用Ｎａｆｉｏｎｌｌ７膜（ＤｕＰｏｎｔ公司产）。电极材料采用６ｍｍ厚石墨毡（兰州产）。将带有流道的自制边框，与集１．１主要原材料
流体、电极材料等组装成单、双极性电极。由单、双极性电１．１．１钒电堆的主要组件
极、密封件、隔膜等组装成有８只单体的电堆，有效电极的反集流体要具有良好的导电性、不渗液性、耐强酸腐蚀和应面积为７８４
ｃｍ２。
作者简介：
陈茂斌（１９６９一），男，四川人，重庆大学材料科学与工程学院博士生，高级工程师，研究方向：能源材料，本文联系人；李晓兵（１９７５一），男，四川人，重庆大学材料科学与工程学院助理研究员，硕士，研究方向：化学电源；张胜涛（１９５７一），男，四川人，重庆大学材料科学与工程学院教授，博士生导师，研究方向：电化学；
刘联（１９７７一），男，湖南人，中国工程物理研究院电子工程研究所研究实习员，硕士，研究方向：化学电源。基金项目：中国工程物理研究院电子工程研究所所长基金（ＪＭ２００６０３）
万
方数据
电
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第３８卷
１．１．２电解液
在硫酸溶液（成都产）中，采用五氧化二钒（成都产），通过草酸还原法制得２
２ｍｏ］／Ｌ
ｍｏｌ／Ｌ
定的自放电反应，充放电电流密度越大，充放电时间越短，自放电反应造成的库仑损失也就越小，电池的库仑效率越高。
随着充电电流密度的进一步增加，电池有严重的副反应发生，从而导致电池的能量效率降低（见曲线２）。这主要是因为钒电池的电压效率随着充放电电流密度的增加，电池的极化增大，导致电池的电压效率降低，从而使得电池的能量效率降低。
综合考虑钒电池的库仑效率和能量效率，充放电电流密度为６３．８ｍＡ／ｃｍ２比较合适，对应的库仑效率为９５．０９％，能量效率为７０．７９％。
２．３充放电电流密度对钒电池容量的影响
ｍＡ／ｃｍ２、
Ｖ０２＋的Ｈ２Ｓ０４正极电解液。将
Ｖ０２＋的Ｈ２Ｓ０４电解液分别装入正、负极储液罐中，
通过循环泵流过钒电堆，最后流回正、负极储液罐中。使用ＢＴ．２０００充放电测试仪（Ａｒｂｉｎ公司产）给流经电堆的电解液进行充电处理，充电电流密度为７０ｍＡ／ｃｍ２，每只单体电池的充电电压不超过１．７Ｖ，得到２ｍｏｌ／ＬＶ３＋的Ｈ２Ｓ０４负极电解液。
１．２钒电池的充放电行为１．２．１充放电性能
本文作者采用恒流限压方法，研究了在１２．８
２５．５ｍＡ／ｃｍ２、５１．０ｍＡ／ｃｍ２、６３．８
钒电池的充放电容量与电流密度的关系如图２所示。
ｍＡ／ｃｍ２、１０２．０ｍＡ／ｃｍ２
和１２７．６ｍＡ／ｃｍ２的电流密度下钒电池的充放电性能。
分析处理钒电池的充放电数据，得出不同充放电电流密度对钒电池的库仑效率、能量效率和容量的影响变化规律。１．２．２过充性能
一般是指单体钒电池的充电电压超过１．７５Ｖ，过充时间超过１００ｈ时对石墨集流体的影响。
２结果与讨论
２．１钒电池充放电的理论电压计算
９９％充电态的钒电池电压理论计算值为：
图２钒电池的充放电容量与电流密度的关系
Ｆｉｇ．２
Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎ
％％榭“２５—０．０５９ｌｇ艄＋０．０５９１９√ｃ（弘ｖ３＋、）
＝１．４９（Ｖ）
１．０１Ｖ。
ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｈａｒｇｅ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｏｆ
ｂａｔｔｅｒｙａｎｄ
ｃｕｒｒｅｎｔ
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ｄｅｎｓｉｔｙ
（１）
从图２可知：钒电池的充电容量随着电流密度的增加而降低，这主要是由于充电电流密度的增加，缩短了充电时间，减少了电池自放电造成的容量损失；充电电流密度达到６３．８ｍＡｆｃｍ２后，充电容量减少的量越来越小。这是由于电极的副反应加剧，导致电池容易达到充电电压上限。
放电容量随着电流密度的增加而减少，这是由于随着放电电流密度的增大，电化学极化增大，导致放电电压较快到达放电下限，因此电池放出的容量就越低。２．４过充对钒电池性能的影响
钒电池有很强的深度放电能力，在长期使用后，为了恢复钒电池的性能，甚至可以进行正、负极反极充放电循环，但过充对电池的集流体影响较大。在单体电池充电电压长期超过１．７５Ｖ的条件下，会严重影响到钒电池的使用寿命。
同样，通过计算可得到９９％放电态的电池电压理论值为
考虑到电化学极化等因素的影响，一般设置单体钒电池的充电电压上限不超过１．７５Ｖ，放电电压下限不低于０．８０２．２充放电电流密度对钒电池性能的影响
钒电池的库仑效率和能量效率与充放电电流密度的关系如图ｌ所示。
ｖ。
累、静ｎ璺回
通过解剖发现，并不是钒电池所有集流体的正极面都被腐蚀，而是其中一张石墨集流体的正极面被腐蚀，其他的正极面基本上是完好的。过充后的石墨集流体与未过充集流体
Ｊ／Ｉｌｉａ・ｍ－Ｚ
图１钒电池的库仑效率和能量效率与充放电电流密度的关系
Ｆｉｇ．１
Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎ
的ＳＥＭ图如图３所示。
从图３可知：过充前，石墨集流体的表面具有细鳞片状结构；过充后，石墨集流体的表面细鳞片已经变得光滑，有的形成了凹坑。这可能是因为在过充条件下，集流体正极面发
ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏｕｌｏｍｂｉｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｅｎｅｒｇｙ
ａｎｄｃｈａｒｇｅ－
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｖａｎａｄｉｕｍｒｅｄｏｘｆｌｏｗｂａｔｔｅｒｙｄｉｓｃｈａｒｇｅ
ｃｕｒｒｅｎｔ
ｄｅｎｓｉｔｙ
生电化学腐蚀，形成Ｃ－－Ｏ键，导致石墨板腐蚀，严重时石墨
板就被穿透，导致正、负极的电解液串液，影响了钒电池的使用寿命。
从图ｌ可知：随着充放电电流密度的增加，电池的库仑效率增加（见曲线１）。这是因为钒电池在充放电过程中有一
万方数据
第１期
陈茂斌，等：钒氧化还原液流电池的充放电特性
致谢：本实验得到了中国工程物理研究院电子工程研究所刘效疆研究员、孟凡明研究员和崔艳华副研究员的大力支持和帮助，在此深袁感谢。参考文献：
【１］ＬＩＸｉａｐｇａＩＩｇ（李晓刚），ＬＩＵｓｕ－ｑｉｎ（刘素琴），ＨＵＡＮＧＫｅ－ｌｏｎｇ
（黄可龙），甜ａ１．全钒氧化还原液流电池集流体的性能［Ｊ］．
Ｂａｔｔｅｒｙ
Ｂｉｍｏｎｔｈｌｙ（电池），２００５，３５（２）：９３—９４．
ａ禾过冤
［２］ＬＩＵｂ过充后
Ｓｕ－ｑｉｌｌ（刘素琴），ＧＵＯｘｉ∞－ｙｉ（郭小义）。ＨＵＡＮＧ
Ｋｅ－ｌｏｎｇ
图３石墨集流体过充前后的ＳＥＭ图
（黄可龙），ｅｔａ１．钒电池电极材料聚丙烯腈石墨毡的研究［Ｊ］．
Ｂａｔｔｅｒｙ
Ｆｉｇ．３
ＳＥＭ
ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆ
ｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒ
Ｂｉｍｏｎｔｈｌｙ（电池），２００５，３５（３）：１８３—１８４．
ｇｒａｐｈｉｔｅｃｏｌｌｅｃｔｏｒ【３］ＴＩＡＮＢｏ（田波），ＹＡＮＣｈｕａｎ．ｗｅｉ（严川伟），ＱｕＱｉｎｇ（屈庆），ｅｔ
ｏｖｅｒｃｈａｒｇｅ
“．钒电池电解液的电位滴定分析［Ｊ］．ＢａｔｔｅｒｙＢｉｍｏｎｔｈｌｙ（电３结论
池），２００３，３３（４）：２６１—２６３．
［４］Ｊｏｅｒｉｍ－ｎ
Ｌ，Ｇａｒｃｈｅ
Ｊ，Ｆａｂｊ∞Ｃ，ｄａ１．ＰｏｓｓｉｂｌｅＩ№ｏｆｖａｎａｄｉｕｍ
８．综合考虑钒电池的充放电性能，较理想的充放电电流ｒｅｄｏｘ－ｆｌｏｗｂａｔｔｅｒｉｅｓｆｏｒｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｉｎ
８ｍａ］］鲥ｄ８ａｎｄｓｔａｎｄ－
密度为６３．８ｍＡ／ｃｍ２，对应的库仑效率是９５．０９％，能量效率ａｌｏｎｅｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｅｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＪＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ，２００４，１２７（１・
是７０．７９％。
２）：９８—１０４．
ｂ．钒电池的充电容量随着充电电流的增加而降低；放［５］脚ｍＣ，ＧａｒｃｈｅＪ，ＨａｔｔｅｒＢ，矗ａ１．Ｔｈｅｖａｎａｄｉｕｍｒｅｄｏｘ－ｂａｔｔｅｒｙ：
电容量随着放电电流的增加而减少。
１１１１
ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｓｔｏｒａｇｅｕｎｉｔｆｏｒｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ
ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍ
ｃ．过充会影响钒电池的使用寿命，因此要严格控制钒电Ａｃｔａ，２００１，４７（５）：８２５—８３１．
池的过充电行为。为了保证钒电池的稳定运行，一般充电电压上限不能超过Ｉ．７５
Ｖ。
收稿日期：２００７—０８—２２
守姨帘都绷漪馨虢电沪
集电棒（铜针）专业生产厂家
我厂建于１９９５年，厂区ｄ５地３０００平方米，。建筑面积２５００平方米，专业生产ＬＲ６、ＬＲ０３、ＬＲ６１、ＬＲｌ、ＬＲｌ２、ＬＲｌ４、ＬＲ２０、ＬＲ２５等型号碱锰电池集电棒（铜针），年产量１０亿枚以上。
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手机：（０）１３８０５８８０８８６
郭天军手机：（Ｏ）１３６０５８８５５５５
万
方数据
钒氧化还原液流电池的充放电特性
作者：作者单位：
陈茂斌， 李晓兵， 张胜涛， 刘联， CHEN Mao-bin， LI Xiao-bing， ZHANG Sheng-tao， LIU Lian
陈茂斌,CHEN Mao-bin(重庆大学材料科学与工程学院,重庆,400044;中国工程物理研究院电子工程研究所,四川,绵阳,621900)， 李晓兵,刘联,LI Xiao-bing,LIU Lian(中国工程物理研究院电子工程研究所,四川,绵阳,621900)， 张胜涛,ZHANG Sheng-tao(重庆大学材料科学与工程学院,重庆,400044)电池
BATTERY BIMONTHLY2008,38(1)2次
刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
参考文献(5条)
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5.Fabjan C;Garche J;Harrer B The vanadium redox-battery:an efficient storage unit for photovoltaicsystems[外文期刊] 2001(05)
本文读者也读过(5条)
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引证文献(2条)
1.史惠娟.徐立新.王龙支 PE、PF集流体的性能比较[期刊论文]-当代化工 2011(9)2.孙晨曦.陈剑.张华民.杨振坤 电流密度和温度对VRB性能的影响[期刊论文]-电池 2009(6)
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ＢＩＭＯＮＴＨＬＹ
Ｆｅｂ．，２００８
钒氧化还原液流电池的充放电特性
陈茂斌１，一，李晓兵２，张胜涛１，刘联２
（１．重庆大学材料科学与工程学院，重庆４０００４４；２．中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳６２１９００）摘要：采用恒流限压充放电法，研究了充放电电流密度对钒氧化还原液流电池的容量、库仑效率和能量效率的影响，同时研究了过充条件下的集流体腐蚀情况，初步建立了钒氧化还原液流电池稳定有效的充放电模式。理想的充放电电流密度为６３．８ｍＡ／ｃｍ２，对应的库仑效率是９５．０９％，能量效率是７０．７９％。充电电压上限不能超过１．７５ｖ。
关键词：钒氧化还原液流电池；集流体；
能量效率；过充电
中图分类号：ＴＭ９１２．１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—１５７９（２００８）０１一００３７—０３
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ｃｈａｒｇｅ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｖａｎａｄｉｕｍｒｅｄｏｘｆｌｏｗｂａｔｔｅｒｙ
ＣＨＥＮＭａｏ—ｂｉｎｌ”，ＬＩＸｉａｏ—ｂｉｎ９２，ＺＨＡＮＧＳｈｅｎｇ－ｔａ０１，ＬＩＵＬｉａｎ２
（１．例姆ｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｃｈｉｎａ；
２．１ｍｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ，Ｓｉｅｈｕａｎ６２１９００，Ｃｈｉｎａ）
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钒氧化还原液流电池（以下简称钒电池）是一种高效、环电化学腐蚀。目前，使用较多的是改性石墨板和导电塑料保、容量大、能大电流充放电和深度放电的液流储能电板。导电塑料板具有不渗液性、抗腐蚀和强度高等特点，但池【１。４Ｊ。钒电池的工作原理是利用不同价态钒离子之间的导电性较差；石墨板具有导电性好和脆性大等特点，但成本氧化还原反应来实现能量的转换。钒电池正、负极的标准电高，过充时易被电化学腐蚀。用自制的导电塑料板作集流体势差为１．２５Ｖ，但在实际使用过程中，钒电池的电压随着充的钒电池［５】，最大充放电电流密度能够达到５１ｍＡ／ｅｍ２；用放电状态的不同而发生变化。
自制改性石墨板作集流体的钒电池，最大放电电流密度能达本文作者研究了充放电电流密度对电池充放电效率和到１２８
ｍＡ／ｅｍ２。
容量的影响，及在过充条件下对钒电池集流体的腐蚀影响。
本文作者选用改性石墨板（北京产）作为钒电堆的集流１实验
体。隔膜采用Ｎａｆｉｏｎｌｌ７膜（ＤｕＰｏｎｔ公司产）。电极材料采用６ｍｍ厚石墨毡（兰州产）。将带有流道的自制边框，与集１．１主要原材料
流体、电极材料等组装成单、双极性电极。由单、双极性电１．１．１钒电堆的主要组件
极、密封件、隔膜等组装成有８只单体的电堆，有效电极的反集流体要具有良好的导电性、不渗液性、耐强酸腐蚀和应面积为７８４
ｃｍ２。
作者简介：
陈茂斌（１９６９一），男，四川人，重庆大学材料科学与工程学院博士生，高级工程师，研究方向：能源材料，本文联系人；李晓兵（１９７５一），男，四川人，重庆大学材料科学与工程学院助理研究员，硕士，研究方向：化学电源；张胜涛（１９５７一），男，四川人，重庆大学材料科学与工程学院教授，博士生导师，研究方向：电化学；
刘联（１９７７一），男，湖南人，中国工程物理研究院电子工程研究所研究实习员，硕士，研究方向：化学电源。基金项目：中国工程物理研究院电子工程研究所所长基金（ＪＭ２００６０３）
万
方数据
电
ＢＡＴＴＥＲＹ
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ＢＩＭＯＮＴＨＬＹ
第３８卷
１．１．２电解液
在硫酸溶液（成都产）中，采用五氧化二钒（成都产），通过草酸还原法制得２
２ｍｏ］／Ｌ
ｍｏｌ／Ｌ
定的自放电反应，充放电电流密度越大，充放电时间越短，自放电反应造成的库仑损失也就越小，电池的库仑效率越高。
随着充电电流密度的进一步增加，电池有严重的副反应发生，从而导致电池的能量效率降低（见曲线２）。这主要是因为钒电池的电压效率随着充放电电流密度的增加，电池的极化增大，导致电池的电压效率降低，从而使得电池的能量效率降低。
综合考虑钒电池的库仑效率和能量效率，充放电电流密度为６３．８ｍＡ／ｃｍ２比较合适，对应的库仑效率为９５．０９％，能量效率为７０．７９％。
２．３充放电电流密度对钒电池容量的影响
ｍＡ／ｃｍ２、
Ｖ０２＋的Ｈ２Ｓ０４正极电解液。将
Ｖ０２＋的Ｈ２Ｓ０４电解液分别装入正、负极储液罐中，
通过循环泵流过钒电堆，最后流回正、负极储液罐中。使用ＢＴ．２０００充放电测试仪（Ａｒｂｉｎ公司产）给流经电堆的电解液进行充电处理，充电电流密度为７０ｍＡ／ｃｍ２，每只单体电池的充电电压不超过１．７Ｖ，得到２ｍｏｌ／ＬＶ３＋的Ｈ２Ｓ０４负极电解液。
１．２钒电池的充放电行为１．２．１充放电性能
本文作者采用恒流限压方法，研究了在１２．８
２５．５ｍＡ／ｃｍ２、５１．０ｍＡ／ｃｍ２、６３．８
钒电池的充放电容量与电流密度的关系如图２所示。
ｍＡ／ｃｍ２、１０２．０ｍＡ／ｃｍ２
和１２７．６ｍＡ／ｃｍ２的电流密度下钒电池的充放电性能。
分析处理钒电池的充放电数据，得出不同充放电电流密度对钒电池的库仑效率、能量效率和容量的影响变化规律。１．２．２过充性能
一般是指单体钒电池的充电电压超过１．７５Ｖ，过充时间超过１００ｈ时对石墨集流体的影响。
２结果与讨论
２．１钒电池充放电的理论电压计算
９９％充电态的钒电池电压理论计算值为：
图２钒电池的充放电容量与电流密度的关系
Ｆｉｇ．２
Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎ
％％榭“２５—０．０５９ｌｇ艄＋０．０５９１９√ｃ（弘ｖ３＋、）
＝１．４９（Ｖ）
１．０１Ｖ。
ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｈａｒｇｅ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｏｆ
ｂａｔｔｅｒｙａｎｄ
ｃｕｒｒｅｎｔ
ｖａ．ｒｌａｄｉｕｍｒｅｄｏｘｆｌｏｗ
ｄｅｎｓｉｔｙ
（１）
从图２可知：钒电池的充电容量随着电流密度的增加而降低，这主要是由于充电电流密度的增加，缩短了充电时间，减少了电池自放电造成的容量损失；充电电流密度达到６３．８ｍＡｆｃｍ２后，充电容量减少的量越来越小。这是由于电极的副反应加剧，导致电池容易达到充电电压上限。
放电容量随着电流密度的增加而减少，这是由于随着放电电流密度的增大，电化学极化增大，导致放电电压较快到达放电下限，因此电池放出的容量就越低。２．４过充对钒电池性能的影响
钒电池有很强的深度放电能力，在长期使用后，为了恢复钒电池的性能，甚至可以进行正、负极反极充放电循环，但过充对电池的集流体影响较大。在单体电池充电电压长期超过１．７５Ｖ的条件下，会严重影响到钒电池的使用寿命。
同样，通过计算可得到９９％放电态的电池电压理论值为
考虑到电化学极化等因素的影响，一般设置单体钒电池的充电电压上限不超过１．７５Ｖ，放电电压下限不低于０．８０２．２充放电电流密度对钒电池性能的影响
钒电池的库仑效率和能量效率与充放电电流密度的关系如图ｌ所示。
ｖ。
累、静ｎ璺回
通过解剖发现，并不是钒电池所有集流体的正极面都被腐蚀，而是其中一张石墨集流体的正极面被腐蚀，其他的正极面基本上是完好的。过充后的石墨集流体与未过充集流体
Ｊ／Ｉｌｉａ・ｍ－Ｚ
图１钒电池的库仑效率和能量效率与充放电电流密度的关系
Ｆｉｇ．１
Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎ
的ＳＥＭ图如图３所示。
从图３可知：过充前，石墨集流体的表面具有细鳞片状结构；过充后，石墨集流体的表面细鳞片已经变得光滑，有的形成了凹坑。这可能是因为在过充条件下，集流体正极面发
ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏｕｌｏｍｂｉｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｅｎｅｒｇｙ
ａｎｄｃｈａｒｇｅ－
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｖａｎａｄｉｕｍｒｅｄｏｘｆｌｏｗｂａｔｔｅｒｙｄｉｓｃｈａｒｇｅ
ｃｕｒｒｅｎｔ
ｄｅｎｓｉｔｙ
生电化学腐蚀，形成Ｃ－－Ｏ键，导致石墨板腐蚀，严重时石墨
板就被穿透，导致正、负极的电解液串液，影响了钒电池的使用寿命。
从图ｌ可知：随着充放电电流密度的增加，电池的库仑效率增加（见曲线１）。这是因为钒电池在充放电过程中有一
万方数据
第１期
陈茂斌，等：钒氧化还原液流电池的充放电特性
致谢：本实验得到了中国工程物理研究院电子工程研究所刘效疆研究员、孟凡明研究员和崔艳华副研究员的大力支持和帮助，在此深袁感谢。参考文献：
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８ｍａ］］鲥ｄ８ａｎｄｓｔａｎｄ－
密度为６３．８ｍＡ／ｃｍ２，对应的库仑效率是９５．０９％，能量效率ａｌｏｎｅｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｅｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＪＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ，２００４，１２７（１・
是７０．７９％。
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ｂ．钒电池的充电容量随着充电电流的增加而降低；放［５］脚ｍＣ，ＧａｒｃｈｅＪ，ＨａｔｔｅｒＢ，矗ａ１．Ｔｈｅｖａｎａｄｉｕｍｒｅｄｏｘ－ｂａｔｔｅｒｙ：
电容量随着放电电流的增加而减少。
１１１１
ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｓｔｏｒａｇｅｕｎｉｔｆｏｒｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ
ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍ
ｃ．过充会影响钒电池的使用寿命，因此要严格控制钒电Ａｃｔａ，２００１，４７（５）：８２５—８３１．
池的过充电行为。为了保证钒电池的稳定运行，一般充电电压上限不能超过Ｉ．７５
Ｖ。
收稿日期：２００７—０８—２２
守姨帘都绷漪馨虢电沪
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万
方数据
钒氧化还原液流电池的充放电特性
作者：作者单位：
陈茂斌， 李晓兵， 张胜涛， 刘联， CHEN Mao-bin， LI Xiao-bing， ZHANG Sheng-tao， LIU Lian
陈茂斌,CHEN Mao-bin(重庆大学材料科学与工程学院,重庆,400044;中国工程物理研究院电子工程研究所,四川,绵阳,621900)， 李晓兵,刘联,LI Xiao-bing,LIU Lian(中国工程物理研究院电子工程研究所,四川,绵阳,621900)， 张胜涛,ZHANG Sheng-tao(重庆大学材料科学与工程学院,重庆,400044)电池
BATTERY BIMONTHLY2008,38(1)2次
刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
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