2014年6月23日，由國家能源局指導，中關村儲能產業技術聯盟（CNESA）與杜塞爾多夫展覽（上海）有限公司共同主辦的儲能行業第三屆年度高峰論壇——“儲能國際峰會2014”在北京國家會議中心隆重開幕。防化研究院副研究員程杰博士在會上發表主題演講。

　　防化研究院副研究員 程杰博士：

　　我們機構主要是做電池的研發和應用方面的研究。從應用層面來看，現在鋰電、電解液等電池的壽命比較長，鎳電池還有很多需要提高的地方。在此情況下，我們提出了鋅鎳電池，它的正極是氫離子，不會導致活性物質或者結構材料坍塌，而且無毒，穩定性和壽命都很好。根據我們前期做的實驗數據，這種電池在實驗室的循環壽命可以做到萬次以上，而且容量大概可以保持在90%左右，說明電池壽命還很長。

　　我們在實驗中用的溶液是氧化鋅，從電池性能角度看，鋅的存在會讓電流效應有所下降，電解液的流速也會受到影響，進而影響整個電池的效率，主要原因是鋅導致了電池正負極降低。通過比較電流密度實驗，我們發現在沒有含鋅、百分之百充電后的電池中，循環性能會很快下降，大概在500次循環后，衰減會變得特別明顯。在使用氧化鋅之后，電池500次循環后還會保持的很好，而且在恒流充電的情況下，放電效率可以達到100%。也就是說，溶液中鋅的存在提高了電池壽命。

　　我們也對溶液的流動結構做了研究。在金屬溶液中，溶液的均勻性非常關鍵，所以要盡量做到流速的平均，這一點在單層結構和多層流動中都是一樣的。

　　為了提高電流密度，我們也做了一些電池結構方面的研究。通過降低鎳的激化，電池效率可以達到75%，這個數據對于鋅電來說已經很高了，大概每平方厘米80的電流密度，可以達到4C或者5C的放電，能達到較高的倍率。

　　鋅鎳單液流電池的溫度非常特別，電池在-40℃到-20℃的情況下下降非常小，大概下降80%左右。在提高截止電壓的情況下，大概也能達到60%到70%左右。這說明在低溫情況下，這種電池的效率比較高，低溫性能比較好，比鋰電池有很大改善。

　　在張北示范基地，我們做了一個50千瓦時的儲能系統，電池在額定功率工作的情況下，差不多可以達到80%的能量效率。電池在200安下充電，最高能量效率可以達到75%。所以說，由于條件的不同，能量效率也會發生變化。

　　國外的一個課題組也做了與我們類似的電池結構，只是在溶液流動方面稍有差別。他們電池的一致性，與我們的實驗結果差不多。這說明電池本身比較容易做到一致性，整體溶液容易實現均勻性控制。

　　我們在前期研究的基礎上也進行了優化，將整體的泵放到電池內部，結構類似鉛酸電池，這樣的設計可以得到比較高的能量效率。

　　總體來說，鎳流電池使用堿性溶液，整體上沒有爆炸和燃燒的風險，安全可控。另外，鎳流電池的循環使用率很高，而且抗低溫性能很好。第三，這種電池環保無污染，整體上材料是可以回收的，鎳和鋅的回收都比較方便。現在主要的問題是成本問題，原材料的目標成本可以做到2元錢甚至到1.5元以下，但是研發成本比較高。

　　感謝我的課題組，謝謝大家對我們的關注。

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