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scdczq

木虫 (正式写手)

[求助] 求助! 钒电池恒流充电电压降低,且循环异常已有1人参与

初始电解液 正极: 1.5M 四价钒/3M 硫酸  负极:1.5 三价钒/3M 硫酸  。电流密度 30mA/cm2  石墨毡(浓硫酸处理过)反应活性面积9cm2 。膜用的nafion117,之前处理过。按照三明治结构组装成单电池,电解液循环起来后,做测试时出现了以下问题:
1、在做恒流充电时电池电压不升反降,上限是1.65v 下限是 0.8v。
2、在充电后,恒流放电时,放电很快,且正极电解液仍然显黄色没有变为蓝色。
3、试着做了几次充放电循环,充放电曲线与理想的相去甚远,效率都在20%以下。
刚接触液流电池,恳请大家多多指导。

求助! 钒电池恒流充电电压降低,且循环异常
IMG_20180304_142445.jpg@Gamry-电化学

[ Last edited by scdczq on 2018-3-8 at 21:56 ]
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slfzyx

木虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

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scdczq: 金币+20, ★★★很有帮助 2018-03-16 13:26:52
引用回帖:
4楼: Originally posted by scdczq at 2018-03-15 21:18:51
你好,请问之前前辈做了400小时的充放电差不多是多少个循环?
...

这个400个小时,充放电是多少个循环,这样的问题我是不好回答的。

因为这要看你用了多少浓度多少体积的溶液,还要看多少电密是吧,比如我用的是1mol/L 钒溶液,3-4mol/L硫酸,阴阳极各80ml。我的电池内阻没有你这个那么大,所以理论电容量应该是2.1Ah,我在20mA/cm2(0.1A电流,因为我的有效电极面积是5cm2)电密充放电时充电大概1.9Ah(19h),放电大概1.7Ah(17h),那就是第一轮大概36个小时,假设400个小时如果电容量完全不衰减的话,就是11-12个循环左右,但事实上是衰减得,所以在20个循环左右应该是没问题的。

如果你用的溶液浓度低,体积低,电流密度大,那400个小时上100个循环也是有可能的啊

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5楼2018-03-16 02:12:08
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slfzyx

木虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

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scdczq: 金币+30, ★★★很有帮助 2018-03-15 08:38:24
首先,电池内阻不小,过电位窗口太宽了,这种情况下,能量效率应该不会很高的。

其次,恒流充电电压不升反降,感觉像是电池的充电速度赶不上电池的自放电速度。

再次,放电时候正极依然是黄色没变蓝,很明显是没有放动电。我想问一下,你提到了正极是黄色,那请问负极是什么颜色呢?绿色还是紫色?如果是绿色,那就说明,+2价的紫色钒离子已经被氧化成+3价的绿色钒离子了,所以没法放电是可以理解的,必须是一边紫色+2价一边黄色+5价才能完成放电的。

最后,就是,内阻大,也可能是因为膜的原因啊,Nafion 117是比较厚的膜,为什么不试试50um的Nafion 212呢?薄膜更便宜,而且电阻会更小,虽然阻钒会差一些。。。但是看你目前的情况,连state of art都达不到,所以建议你还是再试试吧。

PS:石墨毡除了酸处理,还有高温处理等其他方式,你也可以都试试

我就能帮你到这了
2楼2018-03-15 01:29:26
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scdczq

木虫 (正式写手)

引用回帖:
2楼: Originally posted by slfzyx at 2018-03-15 01:29:26
首先,电池内阻不小,过电位窗口太宽了,这种情况下,能量效率应该不会很高的。

其次,恒流充电电压不升反降,感觉像是电池的充电速度赶不上电池的自放电速度。

再次,放电时候正极依然是黄色没变蓝,很明显是 ...

非常感谢你的回答,主要问题很有可能是内阻过大,充电后正极溶液变黄,负极颜色有变化,但仍然没有是明显紫色。我先在石墨毡和质子膜上调整调整。谢谢啦。

发自小木虫Android客户端
3楼2018-03-15 08:45:48
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scdczq

木虫 (正式写手)

引用回帖:
2楼: Originally posted by slfzyx at 2018-03-15 01:29:26
首先,电池内阻不小,过电位窗口太宽了,这种情况下,能量效率应该不会很高的。

其次,恒流充电电压不升反降,感觉像是电池的充电速度赶不上电池的自放电速度。

再次,放电时候正极依然是黄色没变蓝,很明显是 ...

你好,请问之前前辈做了400小时的充放电差不多是多少个循环?

发自小木虫Android客户端
4楼2018-03-15 21:18:51
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