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钒电池的优缺点阐述

11-08-24 08:41 19937次浏览
祥祥
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简单地说,钒电池的优点突出,包括:

1)循环寿命很长,可达数万次甚至更多(当然要看用什么材料、哪家公司生产的了);

2)DOD深度和电池的寿命几乎没有关系(这个特性对集成商就像天堂的福音);

3)频繁充放电对电池的寿命几乎没有影响(在新能源系统中尤其是风电中这个特性有时候挺重要的);

4)电池容量可实时监测,简单容易(这个在应用中对系统管理有相当的好处)。

钒电池的缺点(用“缺点”这词儿怎么这么不专业,呵呵)也同样明显:

1)电池体积太大(运输麻烦不说,放哪里?);

2)电池对环境温度要求太高(冷天就别提多麻烦了,这在咱们国内可是有前车之“痛”的;热天电池也会发烧);

3)价格贵(这个可能是短期现象吧);

4)系统复杂(又是泵又是管路什么的,这不像锂电等非液流电池那么简单)。
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祥祥

11-08-24 09:07

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其他电池的优缺点也同样突出。
铅酸电池。优点包括:技术成熟(放心啊),价格低廉,作为UPS应用性价比很高。缺点包括:DOD深度直接影响寿命;循环寿命短;充电速度慢(加上DOD对寿命的影响,这个在新能源等应用中可是很严重的问题)。
改性铅酸电池。这里面东西也不是一篇文章能够说清楚的,你会感慨人类的创新能力和铅酸的生命力。典型的改性产品包括胶体铅酸电池、动力铅酸电池……。胶体铅酸电池的突出优点包括:容量更大(允许的DOD深度大了)、高温适应能力超好(60度还工作呢)、寿命相对更好(正常情况1500~3000次没什么问题)。缺点和铅酸电池类似:寿命不够长(深充放能力还是有限的)、价格贵(比铅酸差不多贵1倍)等。动力铅酸电池有兴趣的可以看看美国人在做的事情就清楚了,这种结合超级电容特点的概念(产品还有待验证呢)还是很有特点的。 

相比之下,从竞争角度看,锌溴电池是个另类的东西。它的优点就两条,包括:
1)材料成本低(这东西号称不用什么昂贵的材料)2)体积小(这个只是相对钒电池而言,比锂电还是大不少呢)
3)电池材料容易获取(长远来看材料成本就有基本保障了)
但锌溴电池的挑战更大,包括:
1)电池成本可能会高(材料可不等于电池,为了成为能安全并且稳定运行的电池,可是要花代价的,催化剂、工艺成本等)2)寿命短(相对钒电池来说)3)潜在安全隐患(这又回到成本问题了)
smell888

11-08-24 09:04

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现在怎么就有几个人天天换马甲推自己买的股票。。。。。。。
祥祥

11-08-24 09:04

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关于“钒电池成本大幅降低”的问题。要从成本角度谈钒电池距产业化多远的问题,就必须先对成本目标达成共识。事实上,要达成这个共识本身就很难,我知道的答案包括:
1)不包含电气设备部分,钒电池系统本身的售价折合每千瓦时150美金;(这是最狠的,纯粹从电力交易的角度来看)
2)不包含电气设备部分,钒电池系统本身的售价折合每千瓦时300美金;(这是一般狠的,主要从与传统电池的竞争以及某些行业用户能够接受的范围来说的)
3)包含电气设备部分在内的钒电池系统的售价折合每千瓦时650美金;(这是比较那啥……的,就是纯粹从和钠硫电池比较的角度来说的。这个价格下客户会不会大量购买钒电池系统?那就真的是众说纷纭了。) 

我个人对这些目标的看法是:
1)要到150美金/每千瓦时,只能寄希望于钒电池技术重大突破带来的低成本材料的应用,或者哪天市场上把钒矿等原材料当废品了。这些可能性几乎就没有。
2)要到300美金/每千瓦时,最近10年8年什么的,从技术上看来是没啥希望。如果没有重大的技术突破,看来是不太可能。
3)包含电气设备在内做到系统价格650美金/每千瓦时,从技术上看是有希望的。
祥祥

11-08-24 08:59

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有的朋友可能要问了:为什么其他公司都是单独写,而只是把其他好多家机构轻描淡写呢?原因有几个:

1)其他的这些研究所、高校、企业,从对钒电池的研究经验、成绩、实力等方面都没什么太多值得详细介绍的;

2)本人对这些机构相对陌生;

3)国外还有几家值得介绍的公司还没写呢。

 

那今天说的都包括哪些呢?它们是:攀钢研究院;中南大学;中科院金属研究所;北京科技大学;青岛武晓;江苏林洋;BYD等等。有人应该会有异议的:攀钢研究院刚刚接待完四川省委领导,并且和无锡尚德建立了合作关系,怎么会没什么可说的?中南大学是老牌钒电池研究机构了,为啥不细说?中科院金属所本来就是研究金属腐蚀等方面的权威,为啥不单独讲?其他……

 

下面的内容就当行业轶事或者传闻来说吧,大家不必一定当真。

 

攀钢最有利的条件是拥有最大量的钒矿资源,并且是超低成本的钒矿资源。这点和承德万利通差不多。攀钢研究院研究钒电池可以有一段时间的了,相对其他方面的研究而言,他们在电解液方面研究相对多。这也可以理解,毕竟人家就是钒多。(这点连北京普能都会眼红的。)攀钢研究院呢,和中南大学有挺多联系和合作的。但是经过很多年的研究,攀钢只是在钒电池产品外面绕圈圈,就像妖精想进悟空金箍棒画的圈圈一样,总是不得其门。他们也做双极板、电堆等方面的研究,但是很多年都收效甚微。(听起来有点贬义……这可不是我的意思,形容一下而已)

 

中南大学在钒电池研究上似乎是这些机构里面最强的,一直以来也都有研究钒电池的研究生源源不断的毕业出来混社会。他们的研究范围也很广,从各种原材料到电池电化学原理的研究,从电堆集成到系统管理等等,都有涉足。去年国家973项目中,中南大学在大化所张教授的布局中占了一部分,似乎是电解液或者控制系统的研究,具体有点忘记了,呵呵。中南大学应该还会继续钒电池的研究,但要出像样的成果,也许除了要等很久很久,还要碰运气。

 

中科院金属所呢,可能大家会有一点印象:他们和北京普能好像有点事情。如果按网上所说“普能整合国内外钒电池专家团队,继承中科院金属所近十年的研发积累,拥有多项自主知识产权和国际先进的钒电池产品技术……”,普能是借了中科院的东风啊。不过据说普能早就甩了中科院金属所,可能是觉得没啥可以利用的吧。不管这里面是什么故事,但是有一点几乎可以肯定,中科院金属所在钒电池领域没有什么实质的成果。

 

北京科技大学有教授研究过钒电池,网上有他们对电极材料的研究论文,也有所谓“复合电极”的研究论文。但这些研究距离钒电池“产品”还是很有差距的。

 

青岛武晓做钢构等,近来乘风力发电的东风,应该生意还不错。也许是受了风电发展速度的启发,他们也开始未雨绸缪,开始销售自己的“钒电池”了,但看过北京金能产品的朋友就知道青岛武晓的钒电池什么样了。他们两家合作也算亲密无间了吧,呵呵……

 

江苏林洋是钒电池行业“新贵”,正在招兵买马,所以这两年不说也罢。

 

BYD那是虚晃一枪,买了钒电池当研究,如果觉得钒电池有希望呢,这就叫“逆向研究”,如果觉得钒电池没希望呢,这就叫竞争技术分析,呵呵,反正左右都有道理。可惜他们买的是北京金能的钒电池……

 

写完这些机构,居然让我有了一种幻觉,难道钒电池的春天快来了?但愿如此。以后还有更多的机构会投身进钒电池行业的,这不天津、珠海、廊坊等地方,有人已经按耐不住了……祝大伙好运
hahaqpc

11-08-24 08:58

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我不是专业人士,试着回答几个缺点

(1) 体积大

这个可以增加浓度,并不一定要增加体积。通过提高电解液的浓度,即可成倍增加钒电池的电量。通过增加单片电池的数量和电极面积,即可增加钒电池的功率。

大体积反而更适应当储能电池用

(3)价格贵 也是误区 价格和铅蓄电池相当 很低廉

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
锂电池离子膜也一样贵

(4)系统发杂
管啊,泵的,正好可以使系统全自动封闭运行,不会产生酸雾,没有酸腐蚀。电解液可反复利用,无排放,维护简单,操作成本低。是一种绿色环保储能技术。因此对于可再生能源发电,钒电池是铅酸电池理想的替代品。
祥祥

11-08-24 08:54

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如果说日本住友(SEI)创造了钒电池产品,并且在日本验证了钒电池技术,那么VRB Power这家公司则是把钒电池的概念带到了全世界,并一度成为了钒电池行业的带头大哥,只是如今带头大哥已经被收编,难免让人感慨世事多变换、长江后浪推前浪啊。
VRB Power这家公司的历史也是曲折多事的。据说最早的时候,澳大利亚Pinnacle公司获得了钒电池的基本专利以后,尝试了一段时间然后就感觉自己斤两不够,只好授权了日本人去开发钒电池产品,而日本人也果然对得起Pinnacle,花了10年的时间和几千万美金把产品搞出来,并且首先在日本有了示范应用。这时候Pinnacle组建了VRB Power公司。VRB Power借助钒电池的概念在加拿大上了市,其后经过一系列的腾挪,最终收购了Pinnalce的钒电池专利和业务。这个过程里面的故事看来只有当事人最清楚了,在此无法猜测。这个时候日本人也只能臣服,因为钒电池最基本的专利掌握在VRB Power手里啊,然后两个公司就签署了合作协议,共同开发全球市场,分工就是SEI负责日本和亚太市场,而VRB Power负责其余市场。VRB Power公司信心满满,开始全世界的推广钒电池。如果有人还记得的话,当时VRB Power最成功的应用案例就是澳大利亚King Island和美国犹他州的钒电池项目。

当时的钒电池行业VRB Power也算是风向标了。只要一提起钒电池行业,必定拿VRB Power来说事。它在网站上发布的钒电池应用案例成了大家的学资料,许多人通过这些案例学了如何分析钒电池甚至是诸能系统的应用价值。本人在最初关注钒电池行业的时候,没少学这些案例分析,感谢VRB Power公司啊! 

且说VRB power这家公司一直都是雄心万丈的,它的确是看好了节能减排的大方向。这还是在2002年左右!佩服!!在2004年左右,VRB Power收购了Regenersys公司。这可是一家很有历史的公司!这家英国公司花了1亿多英镑、前后10多年的时间来研究多硫化钠电池(这种电池和钒电池很像,不同的主要就是使用了多硫化钠和溴的溶液来做正负极电解液。另外在电堆内部结构上稍有差异)。这家公司的倒闭主要是因为他们建设的 15MW/120Mwh的超级大液流电池无法获得运行许可(溴一旦泄漏可是天大的事情),无奈之下只好宣布终止。虽然这个技术终止了,但是研究成果可还是有用的,被VRB Power搜罗到自己的公司当中,应该对VRB Power的钒电池研发带来挺大益处吧!
VRB Power的巅峰时期应该是2006、2007年左右。他们在这期间没少到处推广钒电池技术,并且申请了不少钒电池专利。当时应该是除了SEI以外,拥有钒电池专利最多的公司。据说VRB Power公司在2007年左右感觉钒电池市场快要打开了,因此做出了快速扩张的决定。当时非洲的移动通讯公司也的确是购买了钒电池系统,用于离网基站项目中;丹麦的Riso实验室也买了钒电池系统,用于研究智能电网和新能源项目中的应用研究;好像其他还有一些北美的企业也购买了钒电池系统,形势似乎一片光明。但哪不妨人算不如天算,2008年下半年碰到金融危机,正好是VRB Power需要钱的时候,但它再也没有能力融到资金,只好不情愿的选择关门!经过一番折腾,居然一帮中国人最终把它收入门下,并且居然只花费了200多万美金,这在行业里可是造成了不小的震动!现如今北京普能也算是钒电池行业的正式传人了。
祥祥

11-08-24 08:53

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钒电池的公司之一:SEI

说起钒电池的公司,那一定要说日本住友(SEI)。住友从90年代初就开始研究钒电池,从产业推广的角度来说,他们是钒电池的真正缔造者。Maria告诉了世人钒电池是什么概念,但SEI告诉了大家钒电池什么样、怎么生产、如何应用。
在1996年的时候,SEI就已经推出100kw的钒电池系统。(汗啊,去年才听说大化物所推出了100kw的系统,整整晚了12年!)随后SEI就一边做钒电池的产品化工作,一边在日本各地做各种试用,包括和关西电力这样的企业联合做各种测试应用。SEI最著名的测试项目就是在日本札幌的4MW钒电池项目。

札幌钒电池项目由日本政府NEDO出资,包括SEI在内的几家日本企业联合开展了钒电池在风力发电项目中的应用研究。这个测试项目从2005年开始,持续了3年,到2008年结束。据说钒电池每天能够执行几百次充放电,因此能够对风力输出进行实时平滑。我猜想从技术上讲,这个项目还是很成功的,毕竟验证了钒电池可以使用在风力发电中。但是最终为何没有进一步的大规模推广,可能存在一些特别的原因。这个就不得而知了。毕竟有时候一个产品的成功除了技术因素以外,还有很多其他因素。好的技术不见得行,不好的也不见得不行,就看有没有天时地利人和了。但总之在札幌的这个项目以后,似乎就没有听说过日本人在钒电池领域里做了些什么。这事情今天对咱国人来说也似乎成了一个谜,希望有机会彻底搞明白。关于这件事的猜想:

1)资源问题。日本没有钒矿,由于做钒电池可是需要大量钒矿的,因此日本人发现没优势。

2)价格问题。SEI的成本可能太高,导致没市场。再加上全球钒资源价格在2004年左右暴涨,产品成本更没法控制。

3)竞争问题。大家都知道钠硫电池现在算是做起来了,当初SEI可是和NGK打得很厉害,可能是战败了……

4)其他原因就不好说了,企业策略啦什么的。

 

据说SEI今天也还在观望钒电池产业。

 

在全球的钒电池领域里,SEI的举足轻重不仅仅在于上面的历史,还在于SEI掌握着钒电池里面的一些核心专利。这个厉害啊。估计以后没有哪家做钒电池的能够绕开SEI把产品卖到美国、澳大利亚、欧洲等国家地区去。有兴趣的人可以去研究一下日本人的专利,有些专利很厉害。。。不过好消息是,SEI在中国的专利申请好像全部都没有通过咱们伟大祖国专利局的审批,不知道为啥。中国专利局的好同志,给了大家念想啊,呵呵。。
祥祥

11-08-24 08:51

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钒电池的历史

天如果在街上做个调查的话,如果碰到一个不知道电池的人,那是一件挺不寻常的事情;但如果碰到有人很肯定的知道钒电池的话,那也是一件挺不寻常的事情,呵呵。

就来说说钒电池的前世吧。

说起钒电池的前世,不由得感慨美国人的科技发展水平和能力。液流电池( Flow Redox Cell)或称氧化还原液流电池,居然是最早由美国航空航天局(NASA)支持发展起来的,并在1974年由一个叫做Thaller的人公开发表并申请了专利。这可以算作钒电池的前世吧。

液流电池仅仅特指这一类电池,里面还具体包括很多种,例如钒液流电池(钒电池)、铁铬液流电池、多硫化钠液流电池、铅液流电池等。目前另一个在圈内小有人气的锌溴电池其实算半液流电池。具体的原理网上有介绍,不写啦。如果要深入了解,有机会的话可以去请教一下杨裕生院士,他对整个体系有比较全面的了解;另外大化所张华民教授也曾研究过包括多硫化钠液流电池和钒电池(也许张教授还研究过其他液流电池)。

再来说收钒电池的问世。

在液流电池的概念提出来大概10年以后,澳大利亚的Maria教授开始研究采用硫酸氧钒来做正负极电解液,并且在1986年申请了专利。这就算是钒电池的真正诞生。 

钒电池的概念出来还真是吸引人啊,最诱人的是由于正负极采用了同样的物质,因此不存在其他类型液流电池所碰到的正负极相互污染的问题,电池维护更容易,理论寿命更长。事实上,如果没什么意外的话,电解液是可以永久使用的,更换电堆等其他的部件就可以延长电池的寿命。 

接下来说说钒电池的发展。

且说Maria教授申请专利以后,这么诱人的前景自然吸引了众多的公司。接下来就是有些了缭乱的故事了,详细的情况我记得国外曾经有一个哥们写过,非常详细,详细到我都已经不太能全部记住了,有兴趣的兄弟可以试试在网上找找看(找到了别忘了通知我)。大概的情况是:Maria的专利先是到了UNSE的手里,然后日本人(SEI和Kashima-kita 电力公)早在1993年开始从UNSE手里获得专利授权开始开发钒电池;此后Pinnacle公司1998年以很低的价格从UNSE手里获得了Maria 大妈的这个专利;但很快Pinnacle公司就发现自己的道行还太浅,钒电池也远远没有想象的这么简单,Pinnacle没能力做出产品来;同时和 Pinnacle有一些关系的一些人在加拿大成立了一家Vantec的公司,这家公司借钒电池的题材上了市;随后这家公司又反向收购了Pinnacle,改名叫作VRB Power。随后发生了一系列围绕钒电池技术的官司……,最终大家记得的就是目前的这个简单故事:SEI一做就是10多年,前后投入了8000万美金啊,终于一步一个脚印,从1996年的100KW系统,做到了2004年的4WM系统。再往后就是VRB Power公司的事情,北京普能抄底收购VRB Power的事情,然后就是现在国内越来越多的公司开始要做钒电池的事情了。
祥祥

11-08-24 08:50

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在新浪博客找到的一个非常好的关于钒电池的博客,转写资料过来,希望博主不要介意。
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