發(fā)布時(shí)間：2022-07-08 13:52

　　液流電池是目前最適用于大規(guī)模儲(chǔ)能的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)之一,在實(shí)際應(yīng)用中通常由眾多的單個(gè)電池堆以串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接而成,每個(gè)電池堆則由數(shù)量繁多、結(jié)構(gòu)各異的組件堆疊并緊固組裝而成。這種堆疊組裝方式以及電池結(jié)構(gòu)使得液流電池具有一些不同于其他電池的特征,例如,由組件之間應(yīng)力分布不當(dāng)導(dǎo)致的電池堆漏液特性;由關(guān)鍵組件間堆疊緊密程度不同導(dǎo)致的電池接觸內(nèi)阻以及電極活性反應(yīng)面積不同等特性。這些表明,由于其特殊的電池結(jié)構(gòu),液流電池中組件的力學(xué)狀態(tài)不僅會(huì)影響電池的機(jī)械性能以及運(yùn)行壽命,也會(huì)影響電池的電化學(xué)性能。因此,針對(duì)液流電池的機(jī)械失效以及力學(xué)對(duì)電化學(xué)作用機(jī)制的研究具有重要意義。本論文以液流電池中的典型代表全釩液流電池作為研究對(duì)象,通過(guò)建立三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型以及力學(xué)與電化學(xué)三維耦合模型,結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析,系統(tǒng)地研究了液流電池的力學(xué)特性以及電化學(xué)特性,特別是電池內(nèi)組件的力學(xué)狀態(tài)對(duì)電池機(jī)械失效、電池可靠性以及電池電化學(xué)性能的影響機(jī)制,有助于優(yōu)化全釩液流電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及裝配條件,對(duì)提升電池的機(jī)械性能、運(yùn)行壽命以及電池效率起到至關(guān)重要的作用。本文針對(duì)全釩液流電池的機(jī)械失效以及力學(xué)對(duì)電化學(xué)作用機(jī)制,展開(kāi)以下研究:首先,建... 

【文章頁(yè)數(shù)】：112 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 氧化還原液流電池
    1.3 全釩氧化還原液流電池
        1.3.1 釩電池工作原理
        1.3.2 釩電池的結(jié)構(gòu)
        1.3.3 釩電池的關(guān)鍵材料
        1.3.4 釩電池的技術(shù)特點(diǎn)
    1.4 釩電池的技術(shù)發(fā)展和研究現(xiàn)狀
        1.4.1 釩電池的技術(shù)發(fā)展
        1.4.2 釩電池的應(yīng)用發(fā)展
        1.4.3 釩電池存在的問(wèn)題和研究現(xiàn)狀
    1.5 電池的機(jī)械可靠性及研究進(jìn)展
        1.5.1 鋰電池的機(jī)械失效及分析
        1.5.2 燃料電池的機(jī)械失效及分析
        1.5.3 液流電池的機(jī)械失效及分析
    1.6 電池的力學(xué)對(duì)電化學(xué)作用機(jī)制研究進(jìn)展
    1.7 論文的研究意義及內(nèi)容
第2章 釩電池應(yīng)力分布和材料失效的力學(xué)行為數(shù)值分析
    2.1 數(shù)值模型構(gòu)建
        2.1.1 電池結(jié)構(gòu)
        2.1.2 組件材料以及模型假設(shè)
        2.1.3 控制方程
        2.1.4 邊界條件和初始條件
        2.1.5 網(wǎng)格獨(dú)立性分析
    2.2 結(jié)果與討論
        2.2.1 單電池的力學(xué)行為
        2.2.2 多電池電堆
    2.3 小結(jié)
第3章 基于力學(xué)行為和Weibull統(tǒng)計(jì)的釩電池堆失效分析
    3.1 實(shí)驗(yàn)與理論背景
        3.1.1 雙極板及導(dǎo)流板的制備
        3.1.2 機(jī)械性能和拉伸試驗(yàn)
        3.1.3 Weibull統(tǒng)計(jì)理論
        3.1.4 失效概率計(jì)算
        3.1.5 有限元模型構(gòu)建
    3.2 結(jié)果和討論
        3.2.1 關(guān)鍵部件的Weibull統(tǒng)計(jì)
        3.2.2 電池堆的力學(xué)行為
        3.2.3 20組電池電堆的失效概率
        3.2.4 20組電池加厚板電堆的失效概率
    3.3 小結(jié)
第4章 裝配力對(duì)釩電池電化學(xué)性能及機(jī)械可靠性的影響
    4.1 理論模型構(gòu)建
        4.1.1 力學(xué)模型
        4.1.2 機(jī)械和電化學(xué)模型耦合
        4.1.3 物質(zhì)傳遞與動(dòng)力學(xué)
    4.2 實(shí)驗(yàn)與理論背景
        4.2.1 接觸內(nèi)阻的測(cè)量
        4.2.2 歐姆內(nèi)阻和極化
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 釩電池裝配體中電極的力學(xué)行為
        4.3.2 電解液的流動(dòng)與傳質(zhì)
        4.3.3 活化極化和濃差極化
        4.3.4 接觸電阻與歐姆極化
        4.3.5 電池電壓和功率密度
    4.4 小結(jié)
第5章 結(jié)論
展望
參考文獻(xiàn)
附錄A 釩電池端板的力學(xué)行為分析
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果



本文編號(hào)：3657145