大规划储能体系的快速开展与施行，是对太阳能和风能等间歇性可再生动力越来越多地整合进全球电网的要害呼应。因为其固有的优势，包含模块化、可扩展性以及能量容量与功率输出的解耦，Redox flow batteries（RFBs）已成为一种极具远景的大规划储能处理计划。这些特性使得RFBs特别适宜应对动摇性可再生动力带来的应战。研讨人员现已探究了多种氧化复原对用于RFBs，其间一些现已完结了商业化。但是，RFBs技能的开展面对着跨越科学、工程和经济范畴的严重妨碍。要害应战包含有限的能量密度、昂扬的总本钱、电解质不安稳，以及与溶剂穿过阳离子交流膜搬迁相关的问题，这会导致anolyte和catholyte之间的穿插污染。此外，阴离子交流膜会引进反向活动问题，而用于catholyte室的石墨毡简略遭到腐蚀。这些问题需求继续的研讨以开发可行的处理计划。本总述供给了对电解质技能最新开展的深入剖析，要点介绍了在电化学功用、安稳性和耐久性方面的改进，以及增强能量和……的战略。
人类文明一直将动力视为进步与演化的基石。它主导着现代经济的一切范畴。1 经过高效运用和再生天然环境中的可再生资源，人们可以显着缓解全球动力危机和气候改变。2,3 需求广泛的先进储能体系来最大化间歇性可再生动力发电的功率和规划。4 电网上的大部分电力存储来自抽水蓄能（PHES），现在占电网储能的90%以上。它具有较长的运用寿数且功率高，但因为地舆束缚，PHES或许会对环境和生态发生晦气影响。5 跟着发电才干的进步，运用可充电电池的储能技能正变得越来越受欢迎，以改进电力的调理和分配。6,7 PHES与可充电电池的差异在于，后者能直接将电能转化为化学能，而PHES则是以重力势能的方式存在。经过比较两种物种的内聚能或键能，核算有机和无机氧化复原物种之间的能量差，这对应于充电进程。亚历山大·伏特在19世纪制作了第一批电化学电池，他构建了一个由浸泡在盐水中的纸膜夹在铜板和锌板之间组成的堆叠结构。
与传统的固体可充电电池比较，RFBs具有若干技能优势，在这些电池中，氧化复原物种溶解在液体中并贮存在外部储罐内。10 活动电池（RFBs）将电能存储在两个别离装有氧化复原对的独立电解质储罐中。运用锂离子或铅酸电池的电池体系运用触及电极嵌入、合金化或转化的化学反响。近几十年来见证了多种RFB化学体系的开展，但全钒氧化复原活动电池（VRFB）因其低本钱本钱、高能量功率（EE）以及避免电解质穿插污染的才干而脱颖而出，成为最先进的RFBs之一。11 热力学标明VRFB的开路电压（VOC）为1.25 V。12 如图1所示，该体系的正极液和负极液别离为溶解在硫酸中的V4+/V5+和V2+/V3+，由离子交流膜和碳布资料制成的电极隔开。13
图1. 全钒氧化复原液流电池示意图。经John Wiley & Sons Ltd答应转载自参考文献11，版权一切2024年。
为了完结全球净零方针，因为VRFB具有全体本钱低、电极能量密度高以及电解质高度安稳等特色，使其成为与风能和太阳能等间歇性可再生动力相结合的抱负储能技能，因而很多研讨已致力于该范畴。但是，现在的VRFB技能因其较低的能量密度（<25 W h kg⁻¹）尚不适宜大规划商业运用，这首要归因于钒盐在电解液溶液中的溶解度有限。14 VRFB的功用受多种要素影响，包含电池的作业温度、钒电解质和硫酸的浓度、荷电状况（SOC）以及电极的电化学反响活性。在这些要素中，作业温度的影响尤为要害。14–16 一般状况下，V²⁺、V³⁺和V⁴⁺在低温下简略构成堆积，而V⁵⁺在高温度和高浓度下体现出不安稳。研讨人员对硫酸根钒酸盐在强酸性硫酸溶液中的溶解特性进行了很多研讨。17 这些研讨要点在于开发按捺或减缓VRFB电解质中堆积进程的办法。研讨标明，高浓度的硫酸可以显着进步V⁵⁺溶液的安稳性。但是，这是以……为代价的
AVRFB作为一种杰出的绿色大规划储能技能，在风能和太阳能储能电网、电网调峰、军事储能、交通运送、市政根底设备、通讯基站、UPS发电等范畴具有宽广的运用远景。21–23 Kashiwazaki Ideal & Realistic Energy, Inc.已将Sumitomo Electric的VRFB技能施行为长时储能体系（LDES）。该VRFB体系经过削峰填谷、PV输出优化以及供需平衡来支撑可继续动力生态体系。这项技能展现了先进储能处理计划的经济和环境优势，其特色包含延伸的运转寿数、不可燃且可重复运用的电解液以及可调理的容量。24 1991年，Skyllas-Kazacos及其同事在新南威尔士大学（UNSW）组装了一个初始的1 kW VRFB电堆。总归，跟着VRFB的开展，其远景和技能方向取决于体系的本钱。因为商业钒氧化物首要用于制备电解液，导致电解液价格昂扬，束缚了VRFB的开展；因而有必要开发低本钱的电解液制备办法。12 现在，商业VRFB没有进行全面的本钱剖析；因而，全球大部分需求由大连博荣新资料有限公司出产的钒电解液（占80%）满意。25,26 因为技能进步，VRFB储能体系的本钱也已显着下降。
1.1 . RFB 的一般界说
RFB是一种运用氧化复原反响来贮存和开释能量的储能体系。契合这些类型的储能设备在一般比较中可被视为flow battery。27
(a) 有必要发生至少一个可逆氧化复原反响。因而，不可逆的redox反响会发生由van der Waals相互效果引起的堆积，这阻止了活性离子的移动，然后影响电极资料的放电容量。
(b) 因而，氢燃料电池不被视为RFBs，因为将氢气和氧气转化为水是不可逆的。28,29 但是，两者之间存在显着差异。根据燃料电池的储能体系一般选用两个独立的转化器：用于发电的燃料电池自身以及用于ES的电解槽。后者的作业原理是运用电力将水分化为氢气和氧气。30
(c) 该体系有必要包含一个或多个流体传输机制，这些机制衔接至外部存储单元，然后将能量存储与能量转化别离。
(d) 液体载体有必要包含至少一种以溶解或涣散状况存在的redox-active species (RAS)。
从根本上说，RFB可以经过触及液体电解质中溶解的电活性化合物（即氧化复原对）的化学进程来堆集电能。详细而言，别离含有不同氧化复原对的anolyte和catholyte在电池堆中的多孔电极内循环。这些电解质由离子交流膜隔开以避免混合，而电化学氧化复原反响则发生在电极外表。31
2 . RFBs的类型
依据体系中电活性物质的相态，RFBs可分为三类：（a）全液相，化学能贮存在电解质中；（b）全固相，化学能贮存在电极板上的活性资猜中；以及（c）混合型RFBs。32 每种类型的RFB技能都有其共同的优势和约束性。32 运用水系电解质的传统RFBs研讨最为广泛；但是，水的电化学窗口束缚了这些电池可以到达的电压，导致能量密度较低。因为其电化学窗口的存在，1.229 V的理论极限束缚了水的电解。水分蒸发将作业温度束缚在100 °C以下。近期在电解质规划方面的开展标明，有望战胜水系电解质的首要热力学束缚。经过突破水电化学安稳窗口的热力学极限、将作业温度规划扩展至水的冰点及氧化复原活性资料结晶点之外，并超越水溶液的热力学溶解度极限，水系电解质化学已取得了显着开展。33 在液相组中，两种氧化复原对的反响物/产品均溶解在液体电解质中，而在第二组中，充电进程中两种氧化复原对均触及固体物质。比较之下，混合型RFBs具有氧化复原对，它们触及...
图2. 依据储能性质分类的氧化复原液流电池类型。能量存储在(a)电解质中，(b)电极内的活性资猜中，以及(c)混合型（一起存在于电极和电解质相中）。经Royal Society of Chemistry答应转载自文献32，版权一切2012年。
除了具有高能量密度外，slurry RFBs不受活性物种低溶解度的束缚，但它们会增加电解质粘度，且在高电流下体现欠安。38 RFBs为10 kW至10 MW的储能体系供给了多种优势。与lithium-ion和sodium–sulfur电池技能比较，这些优势包含更高的经济性、便携性、适应性、放电容量、快速呼应才干以及增强的安全特性。39 早在1974年，Thaller就发明晰第一款根据Cr II/Cr III和Fe II/Fe III氧化复原对的flow battery。40 虽然存在几种不同类型的RFBs，但最常见的是all-liquid RFB，它将充电态和放电态的电活性资料均溶解于水中，构成anolytes（negolytes）和catholyte（posiolytes）。10 Hybrid RFBs是指其半电池反响触及在电极上堆积固体物种（一般为充电态），或包含气体物质（例如氢气）（图3a和b）。在solid electrolytes中，金属（例如Zn、Fe）堆积在anodes上，而金属氧化物（例如PbO2）堆积在cathodes上。虽然电极规划需求依据堆积进程进行调整，但此类RFBs的体现与all-liquid RFBs类似。当接受高电流密度时，因为金属枝晶的构成，metal deposition electrodes在容量和功率密度方面会遇到束缚。因而，与full不同……
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图3. 具有固体阳极（a）、气体阴极（b）和半活动电池（c）的混合RF电池示意图。经美国化学学会答应转载自参考文献10，版权一切2015年。
其他新式的RFBs也因其共同的规划和相关优势而备受重视。这些技能的比如包含无膜RFBs和金属-空气RFBs，因为它们具有比第一代RFBs更高的能量密度潜力和更低本钱的或许性，或许代表了极具远景的储能设备。37 金属-空气RFBs的理论能量密度（在1100–1300 W h kg⁻¹规划内）远高于传统的锂离子电池，后者的理论能量密度一般在450 W h kg⁻¹左右。这使得金属-空气电池成为储能运用中极具远景的代替计划，特别是在对高能量密度至关重要的范畴，如电动汽车和便携式电子产品。42 金属-空气电池运用纯金属作为阳极资料，例如钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、铝(Al)、锂(Li)和锌(Zn)。阴极由来自空气中的氧气组成，经过电池的开孔结构获取。这种开放式规划使电池可以继续与大气中的氧气发生反响，使得阴极反响本质上是“取之不尽”的，因为大气中存在丰厚的氧气。43 这使得它们关于重量和能量容量至关重要的运用场景十分有吸引力，例如电动汽车或其他便携式动力。在放电循环期间，大气中的氧气在阴极被复原，然后导致金属氧化物或过氧化物的构成。
2.1 . 流电池的一般参数
许多要素会影响电池的电学功用，可以运用以下基准来衡量该功用。电解质具有体积容量，这标明其间可以贮存多少电荷[eqn (1)]。可以将氧化复原活性资料溶解，但也可以运用颗粒、气体或离子液体。在这方面，体积容量是氧化复原活性资料的量以及参加氧化复原进程的电子数的函数，丈量体积容量最典型的单位是Ah L⁻¹。能量密度以Wh L⁻¹核算，包含氧化复原对之间的电压[eqn (2)]。1 2 而 C = 体积容量，m = 质量，n = 电子数，F = 法拉第常数，M = 摩尔质量，V = 体积，E = 能量密度，U = 电压。
电池的充放电时刻直接受电流密度的影响，而电流密度与电化学电池的隔阂外表积相关。常用的丈量单位是mA cm⁻²。当考虑电压时，该单位可转化为功率密度，标明为mW cm⁻²。FBs电学功用的两个要害指标是coulombic efficiency（CE）和voltage efficiency（VE）。CE又称faradaic功率或current efficiency，用于衡量在同一个充放电循环中，充电进程中施加的电荷量与放电进程中保存的电荷量之间的联系[eqn (3)]。CE低于99%标明要么氧化复原活性物质穿过隔阂搬迁到了对侧半电池，要么发生了触及氧化复原活性资料或电解质自身的不可逆副反响，例如氢气的发生[eqn (4) 和 (5)]。其间η = efficiency，下标：C = charging，D = discharging，Q = charge，T = time，E = potential。
完结100% CE的混合电容器并不必定标明发生了可逆的电化学反响。详细而言，当CE低于99%时，或许意味着发生了不可逆的寄生副反响，例如电解质或电极的分化，或者在正常作业电压规划之外发生的污染物反响。这些问题会导致电化学功用下降，包含器材寿数缩短或自放电增加。45 此外，因为电解质浓度、作业温度或触及电解质组分的氧化复原反响等要素，体系中不可避免地存在能量耗散丢失。因而，完结100% EE具有应战性。45 VE是经过恒流条件下放电期间的均匀电压除以充电期间的均匀电压来核算的，如eqn (4)所示。导致这些放电和充电电压值之间存在差异的过电位多种多样。关于FBs而言，考虑分散、极化和欧姆过电位至关重要。14 值得留意的是，当VE下降时，电流密度会增加。将CE和VE相乘即可得到EE，它衡量了所施加和保存的能量[eqn (5)]。典型的RFB的EE值规划为50到90%，这取决于所施加的电流密度和资料质量。46,47 这一发现标明VRFB可以ma
3 . 储能体系的类型与概述
一种经济快捷且具有技能竞赛力的储能处理计划有必要保证可以快速呼应并贮存满足的能量，以满意发电端和电网的需求，一起还需具有长寿数以及接受屡次充放电循环的才干。在现代社会，技能呈现出不同程度的杂乱性，可以处理多样化的存储和本地化需求。30 能量可以经过多种方式贮存：机械式、电化学式、化学式、电磁式、热力式等等。49,50 但是，储能技能可分为短时刻储能和快速呼应两类。此外，那些在电力运用中体现优异的体系——即最适宜电力运用的储能体系——可以在 Table 2 中找到并将在下文详细描绘，而其规划和运转特性则列于 Table 3 中。
表2. 储能技能的功用与典型数据。转载自参考文献30，经Elsevier B.V.答应，版权一切2014。
| 技能 |
峰值功率 [MW] |
最高能量 [MW h] |
能量密度 [W h kg −1 ] |
出院时刻 |
呼应时刻 |
往复功率 |
循环寿数 10 3 |
本钱本钱 [k$ 每 kW] |
本钱本钱 [$ 每 kW 每 h] |
| PHES |
|
|
|
10 1 h |
最小的 |
70–85% |
|
0.4–5.6 |
10–350 |
| CAES |
|
|
10–30 |
10–10 1 小时 |
最小的 |
60–75% |
|
|
150–350 |
| TES |
|
|
|
h |
最小的 |
— |
|
— |
|
| FES |
|
|
11–30 |
最小的 |
ms |
85% |
10 1 –10 2 |
|
|
| SMES |
|
10 1 –10 3 |
— |
最小的 |
ms |
90–95% |
|
|
|
| EDLC |
|
负二 |
10–30 |
s |
ms |
95% |
|
— |
|
| ECES |
10–40 |
10–10 1 |
25–50 |
10 小时 |
ms |
75–85% |
|
|
|
| Sodium–sulfur |
|
|
150–120 |
10 小时 |
s |
85–90% |
4.3–6 |
|
|
| 钠-镍氯化物 |
|
|
90–120 |
10 小时 |
s |
|
3–4 |
|
|
| Lithium-ion |
|
|
100–200 |
10 小时 |
ms |
95% |
4–8 |
3–4 |
|
| 电解槽/燃料电池 |
|
|
800–1300 |
10 小时 |
ms |
35–45% |
|
|
|
| RFB |
2–100 |
6–120 |
10–50 |
10–10 1 小时 |
ms |
85% |
|
|
|
表3. 储能技能的战略与有用特征。经Elsevier B.V.答应转载自文献30，版权一切2014 a。
| 技能 |
可扩展性 |
灵活性 (F) |
独立性 (W–W h) |
环境影响 (GIS) |
| PHES |
低 |
低 |
是的 |
高 |
| CAES |
低 |
低 |
是的 |
高 |
| TES |
低 |
低 |
是的 |
温和的 |
| FES |
高 |
好 |
是的 |
低 |
| SMES |
好 |
低 |
不 |
低 |
| EDLC |
低 |
低 |
不 |
低 |
| ECES |
好 |
低 |
不 |
低 |
| Sodium–sulfur |
好 |
好 |
不 |
低 |
| 钠-镍氯化物 |
好 |
好 |
不 |
低 |
| Lithium-ion |
高 |
好 |
不 |
低 |
| 电解槽/燃料电池 |
高 |
高 |
是的 |
低 |
| RFB |
高 |
高 |
是的 |
低 |
一个
GIS：地舆信息体系。
3.1 . 抽水蓄能（PHES）
因为动摇的太阳能和风能正在被大规划布置，储能正成为电力体系中的要害环节。全球储能的体积和容量别离有99%和96%来自PHES。大大都电力储能市场份额由电池占有，包含用于公用车辆、家用电器和电动汽车的电池。PHES体系的功率规划为1至3000 MW，功率在76–85%之间。这些体系具有极长的运用寿数，一般可达50年或更久，而且简直可以进行无限次的充放电循环。51 虽然是一项老练的技能，但PHES仍面对许多应战，包含特定场地的社会束缚、昂扬的初始出资、绵长的建设周期、对野生动物栖息地维护的担忧，以及与其他ESS比较长达10到15分钟的呼应时刻。52 此外，PHES设备的规划也是一个严重约束，因为它们无法像某些新式储能技能那样缩小尺度。电池价格正在敏捷下降，使其在短期储能（数分钟至数小时）方面比PHES更具竞赛力。虽然本钱较高，但在存储很多能量（数小时至数周）时，PHES仍然要便宜得多。30,53 表3显示，PHES具有最高的功率和能量额定值、最长的运用寿数以及最低的di...
3.2 . 紧缩空气储能（CAES）
在19世纪，CAES被开发并用于各种工业运用。可以运用电力紧缩机紧缩空气，并将其贮存在地下（盐穴、废弃矿井、岩石结构）或地上（容器、管道）。当需求时，经过改装的燃气轮机会燃烧并胀大混合了天然气的紧缩空气。49 传统的CAES体系面对着与化石燃料运用和碳排放相关的应战。为了处理这一问题，研讨人员开发了先进的绝热CAES体系，该体系结合了热能贮存技能，消除了发电进程中对燃烧的需求。60 但是，CAES技能遭到地舆位置束缚，因为需求特定的地址来安顿储气罐或地下窟窿。最近的创新提出，在中小型先进绝热CAES体系中，运用高压地上碳纤维储气罐来存储空气，然后帮助战胜这一约束性。61,62 另一种潜在的处理计划触及施行涣散式的小型CAES体系。这些体系由多个设备组成，作为一个虚拟的大型发电厂运转，由中心分配单元办理。63 这种办法为传统CAES技能供给了一种或许更具本钱效益的代替计划。这种办法将消除对特定地质条件的需求，并答应以更高的压力进行空气紧缩。这些先进的CAES体系供给了与PHES类似的能量办理才干。30 每个ESS都可以
3.3 . 热能贮存 (TES)
TES体系关于构建高效的太阳能设备至关重要。浓缩太阳能（CSP）电站因其可以经过运用热能存储体系来延伸发电时刻而备受认可。在CSP设备中进步TES才干已引起广泛重视。70 虽然光伏（PV）体系一般将电能以化学能的方式贮存在电池中，71 但CSP技能选用TES将太阳能以热能的方式保存。已有很多研讨对各种能量存储技能进行了评价。72 在太阳能热运用中，因为太阳辐射的不安稳性和不可预测性，动力供应与需求之间往往存在差异。规划合理的TES体系可以经过保证向用户供给安稳的动力供应来缓解这一缺陷。73 在太阳能塔体系中，热存储被用于电网运用以完结时刻搬运，这触及推延向涡轮发电机运送能量及其随后的电能转化进程。70 这些体系凭仗高功率输出、大容量能量以及缓慢呼应时刻的特性，十分适宜用于动力办理服务。30 依据储能资料的作业温度，TES技能分为两类：低温TES和高温TES。72 低温TES更适用于需求...的运用场景。
3.4 . 飞轮储能（FES）
动能储能，也称为flywheel能量存储，是一种机械储能办法，可以有用保证机器平稳运转并供给高功率和高能量密度。该进程触及运用一台电动机（依据处于充电仍是放电方式，其功用为电机或发电机）将动能存入和取出flywheel。因为具有杰出的功率、高功率密度以及极小的转子损耗，永磁机一般被运用于flywheel体系。79,80 flywheel中贮存的能量取决于转子的惯性矩、旋转速度、抗拉强度和应力束缚。这些特性将flywheel分为两类：低速钢制FES体系，其运转速度最高可达10k rotations/60 s；以及高速FES体系，其速度可达100k rotations/60 s。后者选用碳纤维等先进复合资料制作。81,82 虽然低速FES体系的功率密度高达约2000 W kg −1 ，但其能量密度仅约为5 W h kg −1 。它们在待机方式下会因空转损耗而发生显着的自放电现象。因而，这些体系首要用于需求短时刻高功率和频繁充放电循环的电力质量运用场景。比较之下，高速FES体系兼具较高的功率密度和优异的能量密度，最高可达200 W h kg −1 。但是，它们的w
3.5 . 超导磁储能 (SMES)
SMES体系中的能量存储是经过直流电（DC）发生的磁场完结的。该体系运用一个电感器，将其坚持在特定条件下以完结超导性，然后在电流经过时发生强壮的磁场。49 一个典型的SMES由三个首要部分组成：超导线圈单元、电力调理设备和低温子体系。85 为了在交流（AC）体系和超导线圈之间交流功率，PCS至关重要。线圈装备的挑选应根据预期的SMES额定值。螺线管和环形线圈是两种最常见的超导线圈摆放方式。86 关于微型和中型运用，一般首选螺线管线圈装备，因为其机械应力低且漏磁场高。但是，大型SMES体系会发生强磁场，这使得环形摆放比螺线管更适宜，因为其漏磁场较低。此外，环形装备占用的空间更少，运用的导线长度更短，因而更具本钱效益。图5展现了饼式螺线管线圈和分段环形线圈的摆放方式。87 在规划SMES体系时，应考虑预期用途、本钱、空间束缚和制作可行性等要素，以确认适宜的结构。螺线管规划在施工简便性和改进机械应力办理方面具有优势。
SMES体系因其杂乱的冷却机制和昂扬的初始投本钱钱而面对严重应战。超导线圈的安稳性易受温度动摇和临界磁场改变的影响而遭到损害。虽然LTS SMES技能已具有商业可行性，但HTS SMES仍处于开发阶段，没有彻底成为老练技能。96 企业采取环保实践以减轻其运营、产品和服务对生态环境的影响。这些行动涵盖了各种活动，如削减废物、节约资源、施行收回计划以及供给环保或有机出产的产品。97,98 环保实践的概念与其他相关理念亲近相连，包含可继续开展、可继续性和具有环保认识的企业家精神 99 依据这些规范，可以为所需的电力体系运用挑选适宜的Energy Storage System（ESS）。100 挑选进程会考虑各种体系偏好和规划参数，包含ESS老练度、容量（能量密度和功率密度）、储能时长、待机时刻、呼应时刻、循环寿数次数、储能经济性、能量损耗、转化功率、热规格、安全考量、预期用途、自动化兼容性、移动性以及环境影响。101,102
单一ESS很难一起在一切这些特性上体现出色。因而，最佳的ESS技能一般依据容量需求和最大放电时刻来确认。表2-4供给了各种ESS技能的比照剖析，评价了它们的技能和经济属性。RFBs在有机非质子溶剂中比水等质子溶剂具有更好的电化学安稳性和更大的电位窗口。当运用高电压氧化复原对时，电池容量可以增加。但是需求留意的是，有机溶剂中的离子电导率要低得多，这束缚了可运用的电流巨细。经过进步电压（功率密度），这种影响得到了部分缓解（表5）。14,109
表5. 各种电化学储能技能的结构。转载自参考文献109，经IEEE答应，版权一切2016年。
| ESS类型 |
能量密度（W h kg −1 ） |
放电时刻 (h) |
呼应时刻 |
往复功率 |
生命周期 |
| Lead–acid |
25–50 |
1–2 |
ms |
75% |
|
| Na–S |
120–150 |
2–6 |
ms |
89% |
|
| Na–Ni-Cl |
95–120 |
0.5–2 |
ms |
90% |
|
| Li-ion |
200–300 |
|
ms |
87% |
|
| FCs |
800–1300 |
大于10 |
ms |
24% |
|
| VRFB |
25–30 |
大于10 |
ms |
75% |
|
3.6 . Supercapacitors
首要为电双层电容器，如supercapacitors（SC），它们辅助其他电源处理浪涌功率需求，特别是在电动和混合动力汽车中。SC具有杰出的循环安稳性和极高的功率密度。其快速充放电才动力于其反常低的内阻。其他优势包含坚固性、高可靠性、零维护要求、长寿数，以及在宽温度规划和各种环境下作业的才干。这些环保设备可以轻松收回或中和而无有害影响。49 与FES类似，EDLCs在短时刻放电期间的往复功率很高，但因为逐渐耗尽电容器的内部损耗，跟着时刻的延伸会下降。因而，EDLCs首要用于电网运用中的快速服务，如电压下跌补偿。虽然SMESs和EDLCs都比较贵重，但EDLCs简直不需求维护，而SMESs需求极少的维护。但是，跟着新制作商进入市场，与EDLCs相关的费用正在不断下降。103
3.7 . 电化学储能 (ECES)
上述储能技能具有不同的特性，各有好坏。现在，只要PHES、CAES和TES适用于长时（小时级）电网储能。比较之下，FES、SMES和EDLC在低至中等功率水平下运转并体现出快速呼应时刻，但仅在秒到分钟的时刻尺度上有用，且现在本钱过高。本文介绍的最终一种储能技能是ECES，本总述的后续部分将专门讨论该技能。ECES代表了广泛运用于各行业的很多最遍及处理计划之一，相关技能的开展十分活跃。文献中存在对电化学储能的多样化分类。104 一般认为电化学储能包含蓄电池（batteries）、电容器、SC和燃料电池。105 ECES的一个显着特征是，在大大都状况下，深度放电会严重影响电池寿数。因而，制作商规则了小于100%的放电深度（DOD），标称电池寿数即以此为参考。它被界说为电池容量（即可供给的电荷量）不会降至标称容量（以Ah标明）指定百分比（例如60%）以下的循环次数。在实践运用中，大大都ECES设备中的ES仅有一部分是可运用的，而这部分...
3.8 . 储能技能的比较
与其他电化学储能体系不同，RFBs和Fuel Cells（FCs）将功率转化与能量存储别离，然后完结了功率组件和能量组件的独立选型。这一特性使得仅需经过增大储液罐的尺度即可取得简直无限的容量。在实践运用中，当时规划的能量容量规划为10^2至10^7 Wh，比大大都Electrochemical Energy Storage Systems（ECES）至少高出一个数量级。当需求超越4-6小时的储能时长时，与代替性电化学设备比较，RFBs和FCs具有更多优势。30 Lithium ion batteries（LiBs）凭仗其杰出功用和大幅下降的本钱，已成为市场上的主导技能。但是，现在已有多个制作商供给所需规划的FB，它呈现出一种不同的计划。该技能具有更低的变动本钱（$/kW/h），并支撑更宽的SOC规划。虽然如此，它也存在一些缺陷，包含功率低于LiBs以及相对较高的固定本钱（$/kW）。107 从工程角度来看，VRFB体系供给了许多优势。一个要害优势在于其杰出的安全特性，这关于ES和热办理至关重要。电解液的循环可以有用发出电池堆内发生的热量。此外，这些体系的共同结构简化了制作流程。经过对电池堆等组件进行模块化处理，e...
FB供给多种额定优势，包含：可以在短时刻内处理高过载、毫秒级呼应时刻、密封储罐贮存时极低的自放电率、室温运转、延伸的充放电循环以及高往复功率。64
3.9 . Redox flow batteries (RFB)（氧化复原液流电池）
RFBs 是用于固定式储能的电化学体系中最新且最具远景的技能之一。这些设备作为电化学能量转化体系运转，运用存储在外部储罐中并依据需求引进 RFB 的液态物质的氧化复原进程。从这个意义上说，RFB 与聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）具有类似性，可被归类为一种燃料电池。该技能的要害优势包含适应性和可扩展性、功率和能量组件的别离尺度规划、高往复功率、显着的放电深度（DOD）、长运用寿数、快速呼应时刻以及最小的环境影响。30 因而，评价从资源开采到顾客运送之前的环境影响至关重要，这被称为摇篮到大门剖析。这种评价的首选办法是生命周期评价（LCA）。为了评价当时技能的商业可行性，咱们结合了 LCA 研讨和平准化储能本钱（LCOS）剖析。11 因为具有这些特性，它们十分适宜辅助可再生动力发电接入电网，可以供给广泛的运转功率和放电时刻（图 9）。
3.9.1 . 施工RFB
图10展现了RFB体系的详细视图，其间包含别离泵入电堆的两种半电池电解质，以及由离子交流膜分隔的两个电极。110 橡胶密封垫片和钢制拉紧螺栓关于紧缩燃料电池中的电池组至关重要。橡胶垫片保证密封严密，避免电解质走漏，而钢制拉紧螺栓供给必要的结构支撑和紧缩力，以在运转条件下坚持电堆的完整性。这种组合有助于优化功用和耐用性，保证燃料电池体系高效运转。金属端板（如铝和铜）是有用的电流导体，可增强RFB中的导电性。在隔室中运用湍流促进器可增强传质并改进电活性物种的交流，然后优化功用和功率。32 绝缘网、肋条、网格、泡沫或纤维床电极一般作为湍流促进器。111 Frías-Ferrer Á. 等人112,113的研讨评价了滤压反响器矩形通道内四种不同聚氯乙烯（PVC）湍流促进器的传质特性。研讨发现这些促进器的影响在大型体系中更为显着，全体传质系数的大幅增加证明晰这一点。但是，在小型体系中调查到了相反的效果，这或许是因为未充沛开展的电解质活动阻...
3.9.2 . RFB的要害组成部分
以下是触及的组件简要概述：30
1. Tanks：独立的tanks别离贮存anolyte和catholyte溶液。这些tanks的尺度会影响体系的容量和能量存储。
2. Pumps：pumps用于在体系中循环电解质。它们保证anolyte和catholyte向cell stack及从中安稳活动，然后促进氧化复原反响。114
3. Cell Stack：RFB的中心，电化学反响在此发生。它由以下部分组成：
○ 电极：一般由碳或其他导电资料制成，这些资料促进氧化复原反响期间电子的搬运。
○ 膜：一种挑选性屏障，用于分隔阳极液和阴极液，避免混合一起答应离子经过。膜的常用资料包含Nafion和其他离子交流膜。115
3.9.2.1 . Redox反响
• 在anolyte中发生氧化反响，开释电子。
• 在catholyte中发生复原反响，耗费电子。
这种别离以及离子经过膜的移动使电池可以高效运转，一起坚持电解质溶液的完整性。全体规划支撑可扩展性、能量容量的灵活性以及长循环寿数的潜力。116
3.9.3 . 根据膜的 RFB
在RFBs中，膜起着至关重要的效果。其首要功用是在坚持两个半电池中氧化复原活性物种别离的一起，促进电荷平衡离子的移动。RFBs的功用会遭到各种规划要素的影响。每个半电池的电解质溶液别离贮存在独立的储液罐中，并流经半透膜。该膜的规划抱负状况下答应溶剂和电荷平衡离子经过，一起避免氧化复原活性物种混合（图11）。117
RFBs中活性物种的广泛性要求在规划膜时有必要仔细考虑多种要素。例如，虽然PFSA膜在VRFBs的酸性环境中体现出优异的电导率，但在需求碱性条件的其它RFB类型中其电导率会有所下降。118 RFB规划的多样性为膜的开发带来了应战与机会，而用户需求的多样化（如低初始本钱或高功率密度）使得很难对一切RFB类型得出遍及性的定论。举例来说，当钒穿插成为一个显着问题时，PFSA膜一般体现出数十mS cm⁻¹规划内的离子电导率，119,120 而在增加阴离子经过是有利的场景下，溶胀的PFSA膜可完结高达数千mS cm⁻¹的电导率。121
RFBs的功用和耐久性会遭到膜特性的显着影响。活性物种穿过膜的搬迁会导致自放电122以及库仑功率（CE）下降，该功率核算为单个循环内放电容量与充电容量的比值。123此外，最佳电池功用需求最大化电荷平衡离子的电导率。电压功率（VE）界说为放电电压与充电电压的比值，与膜的离子电导率相关联。更倾向于挑选具有更高离子电导率的膜，因为这可以完结更高的功率密度。124除了影响电池功率外，膜的问题还或许引发电池失效。125隔阂有必要具有满足的机械强度以接受运转压力和流速，并能耐受RFBs内部恶劣的化学环境，包含强氧化条件和一般极端的pH值，这些要素或许会导致膜发生化学降解。126
因为具有高离子电导率和杰出的化学耐久性，Nafion离子交流膜一般被认为是很多RFBs的金规范。127 Nafion是一种相别离的全氟磺酸聚合物（PFSA），其酸性侧链和相互衔接的亲水区域赋予了它高电导率，而其疏水的全氟化主链则供给了显着的耐化学性。128 近期的研讨要点在于更高效的膜规划和代替化学成分，探究资料和描摹优化战略，这些战略有望将全体RFB本钱下降高达40%。122 为了有用改进此类膜规划，了解促成所需功用的根底要素至关重要。
3.9.4 . 前史开展
关于钒(V)氧化复原对的初次提及呈现在P. A. Pissoort于1933年的一项法国专利中（专利754065—1933）。随后，Walter Kango于1954年在德国注册了一项钛氯FB的专利。10,30 在20世纪70年代，NASA的太空计划启动了由Thaller领导的第一批体系性研讨。这些研讨始于Fe–Ti电解质，并扩展到调查其他氧化复原对，包含Fe–Cr。该NASA研讨项目于1984年完毕。10 A. Pelligri和P. M. Spaziante在1978年审查了根据钒的RFB概念，但最初并未引起重视。严重开展后来发生在新南威尔士大学，Skyllas-Kazacos于1986年成功演示并商业化了VRB，并为这项创新技能取得了专利。129
4 . 无机电解质
4.1 . 全钒基电解液
钒基电解质确实是RFB技能的中心，特别是在VRFBs中。Skyllas-Kazacos和Rychcik在1988年引进这些电解质标志着该范畴的严重开展。130 在VRFBs中，活性氧化复原物种是钒，它存在于多种氧化态中。这使得相同的钒基氧化复原活性组分可一起用于正极液和负极液，有助于缓解由电解质穿插污染引起的容量衰减问题——这是相关于其他流体电池化学体系的一项要害优势。11
电解质由两个首要成分组成：
1. 活性氧化复原资料（溶质）：在VRFBs的状况下，这些一般是处于不同氧化态的钒离子（V 2+ , V 3+ , V 4+ , V 5+ ）。
2. 支撑资料（溶剂）：一般选用水基溶液，常参加硫酸以增强离子电导率和溶解度。
VRFB的规划完结了可扩展性和长循环寿数，使其特别适用于大规划储能运用，例如整合可再生动力。得益于钒共同的化学特性，它们可以长时间坚持功用，这使得它们成为储能技能范畴继续研发的要点。131 为了优化RFB功用，研讨人员探究了VCl 3、VOSO 4和V 2 O 5等多种钒化合物。6 H 2 SO 4、HCl和NaOH等支撑溶液在影响这些电解质的溶解度、电导率和安稳性方面发挥着至关重要的效果。每种组合都会影响电池的电化学行为和全体功率；因而，研讨人员继续深入研讨这些改变，以寻觅进步功用的最佳配方。毫无疑问，RFB中钒化合物和支撑溶液的挑选对功用和本钱具有严重影响。
4.1.1 . 长处与缺陷
1. V 2 O 5 :
○ 长处：本钱低于其他vanadium化合物，使其成为大规划运用的极具吸引力的挑选。
○ 缺陷：其较低的溶解度会束缚可完结的能量密度，然后需求更大体积的电解质。
2. VOSO 4 :
○ 长处：供给更好的溶解度，然后答应更高浓度的vanadium离子。这可以进步电池的能量密度并进步全体功率。
○ 缺陷：在某些条件下或许比 V 2 O 5 更贵重或安稳性较差。
3. VCl 3 :
○ 长处：供给了一种代替的氧化复原化学，这在特定运用中或许是有益的。
○ 缺陷：溶解性差以及运用HCl作为支撑溶液时发生Cl 2气体带来了严重应战，包含安全问题和潜在的功率丢失。35
4.1.2 . 对能量密度的影响
这些钒电解质的溶解度直接影响FB的能量密度。更高的溶解度答应更浓的电解质溶液，这或许导致：
• 进步能量密度：更高的浓度可以在更小的体积内贮存更多能量，使体系愈加高效。
• 下降本钱：较低的浓度需求更大的储罐和更多的电解液，然后增加了体系的体积和本钱。
优化钒化合物与支撑溶液的组合关于进步VRFBs的功用和经济可行性至关重要。现在的研讨正在探究这些相互效果，以确认适用于各种运用的最佳装备。在RFB中，anolyte和catholyte在储液罐与电堆之间的循环确实是规划的要害部分。
在钒的氧化态中，VO 2 标明 V 4+ ，而 VO 2 + 则标明 V 5+ 。在 RFBs 中，正极承载触及 V 4+ 和 V 5+ 作为参加物的氧化复原反响，而负极则促进 V 3+ 和 V 2+ 的反响。需求留意的是，任何穿透到正极电解液中的钒都会被氧化为 VO 2+ 。相反，负极电解液中过量的钒往往会被复原为 V 3+ 。132
4.2 . VRFB的电化学反响机理
为了进步VRFB的EF，最大极限地削减由各种极化类型（包含活化极化、欧姆极化和浓差极化）引起的电压丢失至关重要。VRFB的EF受其电化学特性的严重影响，因为与活化极化相关的功率丢失首要发生在电极层面。因而，尽或许大幅下降这些电压丢失关于进步VRFB的全体功用至关重要。133,134 为了推动高功率密度VRB电池堆电极的开展，深入了解电极处氧化复原反响的内涵机制至关重要。根据迄今为止开展的有价值的研讨作业，现在的认知呈现了VO 2+ /VO 2+（在正极液中）和V 2+ /V 3+（在负极液中）在电极处发生氧化复原反响的多种机制。V 4+ /V 5+ 和V 2+ /V 3+ 氧化复原对的电化学反响机制可描绘如下。16 6 7
Sun 和 Skyllas-Kazacos 对 V 2+ /V 3+ 和 VO 2 + /VO 2+ 氧化复原反响进行了初步研讨。135 此后，这些研讨人员深入探讨了反响机理，要点重视含氧官能团对碳电极外表的影响。他们的发现标明，C–OH 官能团作为电极外表 VO 2+ 氧化的活性位点。136 该进程触及来自正极液的 VO 2 + 离子与碳外表酚羟基中的 H + 离子之间的离子交流，如图 12a 中进程 1 所示。随后，羰基中的一个氧原子搬运到 VO 2+ 离子上，在电极外表构成 VO 2 + ，一起电子经过 C–O–V 键从 VO 2+ 移动到电极（图 12a，进程 2）。氧化反响以另一个离子交流完毕，这次是在外表构成的 VO 2+ 与电解质中的 H + 离子之间进行的（图 12a，进程 3）。在复原进程中，这些反响按相反次序进行。关于电极外表 V 3+ 的复原也提出了类似的机理，如图 12b 所示。广泛的 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 剖析标明，电池功用的进步与碳电极外表含氧官能团（特别是酚羟基）的增加相关。这些基团充任活性位点，催化 VO 2 + /VO 2+ 和 V 2+ /V 3+ 的氧化复原反响。因为活性……的事实
4.3 . 温度对电导率、黏度和安稳性的影响
VFRB一般用于野外环境，偶尔也会在恶劣天气条件下运用。因而，环境要素会显着影响反响动力学，最终影响RFB的全体功用。遍及认为环境温度会对钒盐、溶解度、电导率和黏度发生严重影响。138 Shuibo Xiao等人全面研讨了VRFB体系中存在最广泛的五种钒电解液（即V 2+、V 3+、V 3.5+（V 3+ : VO 2+ = 1 : 1）、V 4+（VO 2+）和V 5+（VO 2+））的物理化学和电化学性质。139 在较宽的温度规划（−35–50 °C）内，还调查了温度对钒电解液电导率的影响。图13a展现了一切上述钒电解液的离子电导率（σ）随温度的改变状况。跟着温度升高，一切电解液的σ均有所增加。电导率从高到低的排序如下：V(v)电解液、V(ii)电解液和V(iv)电解液（它们在一切测验温度下体现出简直相同的电导率）、V 3.5+电解液以及V(iii)电解液。值得留意的是，这一趋势与图9a插图中所示的电解液质子浓度相一致。较高的电导率和升高的温度有利于电荷搬运并增强电化学活性。140
VRFB 的一个要害特征是在运转期间电解液在电池（电堆）中循环泵送。因而，电解液的黏度在决定电解液在电池内的均匀分布以及泵的能耗方面起着至关重要的效果。F. Rahman 和 M. Skyllas-Kazacos 进行的研讨专门调查了正极电解液的黏度，提醒出其随钒( v )和硫酸盐浓度的增加而增大。141 钒电解液的黏度受温度和浓度的共同影响。图 13b 展现了不同类型电解液的溶液黏度（ η ）与改变温度之间的联系。跟着温度升高，每种电解液的黏度均会下降。值得留意的是，低温下的黏度显着高于高温下的黏度。139 这是关于钒离子在不同温度规划内安稳性的一个要害调查成果。从前的研讨标明，虽然高酸浓度可以进步 V( v ) 离子在高温下的安稳性，142 但它们会对 V( ii )、V( iii ) 和 V( iv ) 离子在低温下的安稳性发生负面影响。这束缚了 VRFBs 的作业温度窗口为 10–40 °C。为了处理这一约束性并将作业温度规划扩展到极端条件（−35 °C 至 50 °C），挑选 1.5 M 的钒浓度是一种战略性办法。该浓度有助于坚持...
但是，在较低温度下状况发生了改变：V( iii )溶液在−30 °C时会在24小时内开始堆积，而V( ii )和V( iii )溶液在−35 °C时面对即时应战，在不到一小时内就会发生堆积或冻结。V 3+混合溶液也体现出不安稳性，在不到10小时内就会发生堆积。试验标明，V( ii )、V( iii )和V 3.5+离子的堆积现象具有温度可逆性。当溶液冷却时，这些钒物种会堆积；但升温至25 °C后，它们会在30分钟内彻底溶解，恢复到初始状况。这种行为标明堆积进程取决于温度，突显了该体系存在可逆性的潜力。这种热诱导的溶解强调了温度在控制钒化合物溶解度和相行为方面的重要性。139,143 跟着SOC升高，电导率增加且黏度下降，虽然这些改变并非线性。正极电解质在50% SOC时体现出最低的电化学活性和可逆性。对UV-vis和Raman光谱以及excess spectra的剖析标明，在V( iv )和V( v )电解质混合物中构成了混合价态化合物[V 2 O 3 (H 2 O) 7 ] 3+，这增强了安稳性但下降了电化学功用。在0–90% SOC规划内，运用钒浓度为2.0 M且硫酸盐浓度为5.5 M的电解质的电池...
4.4 . 电解质的分化
多种要素会导致VRFBs中的电解质降解。这些要素包含堆积、离子穿插、杂质或电解质浓度失衡。VRFB运用从收回或矿藏来历搜集的钒电解质，假如钒电解质可以被收回，其可继续性将十分巨大。148,149 在电极和电池中可以发现各种杂质，包含废物、电化学反响的副产品以及由电极和电池磨损发生的细小颗粒，还有Na、K、Ca、Cr、Zn、Mo、Cu、Ni和Si等元素。因为这些杂质的存在，VRFBs对电化学反响动力学、安稳性以及电解质的溶解度发生了负面影响。150
在选用vanadium的RFBs中，cation exchange membranes或许导致vanadium离子在anolyte和catholyte隔室之间发生crossover。这种crossover会导致不必要的self-discharge反响，然后影响电池的功率和安稳性。151
4.4.1 . Crossover 和自放电反响
1. V 4+ 和 V 5+ 离子向阳极液的穿插搬迁：
○ 当 V 4+（vanadyl ion）或 V 5+（具有额定氧化态的 vanadyl ion）搬迁至阳极液侧时，它们可以与 V 2+ 或 V 3+ 离子发生反响。
○ 例如：8 9 10
○ 该反响削减了catholyte中V 4+的量，然后下降了全体容量。
2. V 2+ 和 V 3+ 离子向 catholyte 的穿插搬迁
同样地，假如 V 2+ 或 V 3+ 离子跨越到 catholyte 一侧，它们或许会与 V 4+ 或 V 5+ 发生副反响。
• 例如：11 12 13
这进一步加重了自放电问题，下降了电池的电压和功率。
这些穿插反响的存在会显着下降VRFB的能量功率和循环安稳性。缓解这一问题的努力一般会集在进步阳离子交流膜的挑选性，以及探究代替资料或规划以最大极限地削减穿插。Sun等人强调，跨越阳离子交流膜的浸透压差会导致VRFBs中呈现不希望的离子穿插。152 切换到阴离子交流膜（如Selemion AMV）可以经过下降钒离子的分散系数来有用削减这种穿插。153 这种改变最终经过最小化自放电并进步全体功用，增强了电池的安稳性和功率。
4.5 . 电解液的additive
各种增加剂可以经过改进动力学、热安稳性和溶解度来进步VRFBs的功用，然后进步其功率和耐久性。某些有机和无机增加剂含有多种官能团，可以与钒离子结合，使钒溶液以浓缩离子方式存在。这些增加剂有助于VRFB体系的全体改进。关于TiO 2和TiOSO 4增加剂的研讨标明，它们有助于安稳钒物种，特别是在高温（如60 °C）下坚持较高浓度的V 5+。154 对α和γ-Al 2 O 3作为V 5+安稳剂的研讨发现，γ-Al 2 O 3在高温（特别是45和60 °C）下体现更好。155 Nguyen等人探究了各种磷酸铵和硫酸盐，发现虽然单独的铵离子不能显着进步功用，但铵离子与磷酸根离子的组合具有协同效应。156 在对硫酸盐的研讨中，Fe 2 (SO 4 ) 3被用作增加剂进行了调查，证明晰它可以在50 °C下延伸2 M V 5+在2 M H 2 SO 4中的堆积时刻。值得留意的是，即便经过一周也没有调查到堆积物，这标明钒物种得到了有用安稳。此外，即便在高浓度下，Fe 2 (SO 4 ) 3的存在也不会对体系的电化学功用发生晦气影响。157 l-Cystine被用作增加剂t
表4. ESS的技能特征。经IOP science答应转载自参考文献53，版权一切2021年。
| 体系 |
评分 |
密度 |
呼应时刻 |
功率 (%) |
每日自放电率（%） |
| 额定功率 (MW) |
典型放电时刻 |
功率密度（W l⁻¹） |
能量密度（W h l −1） |
| PHES |
100–5000 |
1–24 小时+ |
0.1–0.2 |
0.2–2 |
最小的 |
70–80 |
十分小 |
| CAES |
5–300 |
1–24 小时+ |
0.2–0.6 |
2–6 |
最小的 |
41–75 |
小 |
| FES |
0–0.25 |
s–h |
|
20–80 |
|
80–90 |
|
| LA |
0–20 |
s–h |
90–700 |
50–80 |
|
75–90 |
0.1–0.3 |
| NiCd |
0–40 |
s–h |
75–700 |
15–80 |
|
60–80 |
0.2–0.6 |
| Li-on |
0–0.1 |
min–h |
1300–10000 |
200–400 |
|
65–75 |
0.1–0.3 |
| NaS |
0.05–8 |
s–h |
120–160 |
15–300 |
|
70–85 |
负二十 |
| VRB |
0.03–3 |
s–10 小时 |
0.5–2 |
20–70 |
|
60–75 |
小 |
| ZnBr |
0.05–2 |
s–10 小时 |
1–25 |
|
s |
65–75 |
小 |
| FC |
0–50 |
s–24 小时+ |
0.2–20 |
600 (200 bar) |
s |
34–44 |
|
| SC |
0–0.3 |
ms–1 h |
40 000–120 000 |
10–20 |
s–min |
85–98 |
20–40 |
| SMES |
0.1–10 |
ms–8 s |
|
|
|
75–80 |
10–15 |
4.6 . 电极的additive
在VRFB中，钒物种的电化学反响速率会影响电压功率（VE）、电流密度和功率输出。进步这些反响速率的一种常用战略是经过电极改性。一般运用碳、金属、金属氧化物或官能团来构建电极，而且可以将这些资料运用于电极外表以加快电化学反响（表6）。11 Skyllas-Kazacos报道称，运用电催化剂可以显着增强RFBs中的钒反响动力学并按捺氢气析出。31 经过向电解液中增加前驱体盐或润饰碳电极，完结了用Mn、Fe、Ag、Sb、Ru、Re、Pt和Rh等资料对电极进行改性。165 增加10 mM In 3+离子使正极液反响速率显着进步了42%，而参加Sn 3+则使负极液的能量密度进步了32%。166,167 这些进步十分显着，超越了试验误差规划，凸显了增加剂可以为VRFB的功用和功率带来严重益处。在VRFBs的长时间循环进程中，因为强氧化或复原环境的影响，增加剂的化学组成或许会发生改变，然后或许导致杂质的构成。Park等人开展了一项全面研讨，识别出了多种会对VRFBs功用发生晦气影响的离子。168
表6. 增加剂及其对不同氧化态钒的影响。转载自ref. 11，经John Wiley & Sons Ltd答应，版权一切2024。
| 增加剂类型 |
阳极液 |
阴极电解质 |
Temp. |
增加剂 |
Additive conc. |
堆积物的调查成果 |
Ref. |
| 无机的 |
V 2+ – 2 M [SO 4 ] 2− – 5 M |
|
5 °C |
硫酸铵 |
1% (wt/wt) |
34 h内无 |
|
| 无机的 |
V 2+ – 2 M [SO 4 ] 2− – 5 M |
|
5 °C |
磷酸铵 |
1% (wt/wt) |
46 h内无 |
|
| 无机的 |
V 2+ – 2 M [SO 4 ] 2− – 5 M |
|
5 °C |
五聚磷酸钠 |
1% (wt/wt) |
46 h内无 |
|
| 无机的 |
V 2+ – 2 M [SO 4 ] 2− – 5 M |
|
5 °C |
硫酸铵和磷酸 |
2% : 1% (wt/wt) |
34 h内无 |
|
| 无机的 |
V 2+ – 2 M [SO 4 ] 2− – 5 M |
|
5 °C |
磷酸 |
1% (wt/wt) |
20天后取得6%。 |
|
| 无机的 |
1 M VOSO 4 在 3 M H 2 SO 4 中 |
1 M VOS 4 在 3 M H 2 SO 4 中 |
R.T. |
氯化钨 (WCl 6 ) |
3 mM W 6+ |
80 mA cm −2 电流密度 |
|
| 无机的 |
|
1.8 M VOSO 4 |
|
甲酸钠 |
0.25 wt% |
20.7%，更高的放电量/排放量（取决于语境） *注：因为discharge在不同范畴意义不同，若为电池/电力范畴译作“放电”，若为环境/流体范畴译作“排放”或“流量”。最通用的天然表达为：* 20.7%，更高的discharge |
|
| 无机的 |
1 M V 3+ 在 3 M H 2 SO 4 中 |
1 M V 4+ 在 3 M H 2 SO 4 中 |
|
NaCl |
0.04 M NaCl溶液 |
在200 mA cm −2电流密度下EE为82.5% |
|
5 . 锌基电解质
5.1 . RFBs的锌-铁
在地球地壳元素中，锌和铁最为遍及且具有杰出的电化学特性。这两种元素引起了科学家的兴趣，鼓励他们开发出各种电池装备。锌-铁电池的开展在中性、酸性或碱性环境中均可行。174 如图14a所示，氧化复原活性物种K3Fe(CN)6与高溶解度的FeCl2/ZnBr2结合，构成了中性锌-铁RFB。如图14b所示，该RFB装备完结了超越99%的库仑功率（CE），并在2000次循环后坚持了80%的容量坚持率。175 Zn-Fe RFB体系的优势包含其腐蚀性下降，然后答应运用低本钱的挑选性多孔膜。这种本钱效益有助于完结约每千瓦时50美元的方针价格，使得这些体系在大规划储能方面极具吸引力。此外，56 Wh L−1的能量密度在功用与实用性之间供给了合理的平衡，使其适用于可再生动力整合和电网储能中的各种运用。176 Xie等人177运用甘氨酸作为络合剂，有用减轻了锌-铁RFB中的电解质穿插现象，特别是关于Fe2+/Fe3+离子。这种办法不只增强了体系的安稳性，还改进了功用指标。据报道，在40 mA cm−2下经过100次循环的能量功率（EE）为86%，选用pol...
5.2 . 水系锌-碘基RFBs
Zn–I电池由Martin等人于1948年提出，以KI溶液和锌作为活性资料，代表了将氧化复原反运用于能量存储的前期尝试。图15a所示的示意图或许阐明晰锌和碘组分之间的相互效果。在I⁻存在下构成I₃⁻显着进步了I₂的溶解度，这关于Zn–I电池的功率至关重要。Zn(OH)₄²⁻/Zn与I⁻/I₃⁻的组合发生了1.8 V的显着电位差，标明其具有强壮的电化学功用，如图15b所示。针对0.05 M KI和1 M NH₄Cl溶液的循环伏安（CV）数据提醒了关于I⁻到I₂氧化复原反响的要害见地。1.01 V和1.39 V处的阳极峰标明I⁻转化为I₂，并伴随中间体I₂Cl⁻的构成，如图15c所述。跟着电流密度从20增加到100 mA cm⁻²，该电池体现出电压逐渐下降的现象，如图15d和e所示，这归因于高电流密度下增强的极化效应。Zn–I₂ RFB在各种电流密度下均展现出优异的倍率功用和功率，如图15f–h所示。即便在100 mA cm⁻²电流密度下，Zn–I₂ RFB也完结了97%的功率。Wang等人在2015年对一种高能量密度水系锌-聚碘化物FB的研讨中，探讨了碘化物/三碘化物氧化复原的有用运用……
5.3 . 混合锌-锰基RFBs
锰（Mn）基电池确实因其低本钱、天然界储量丰厚以及环境友好性而引起了广泛重视。但是，与正极安稳性相关的应战——首要因为相变和结构崩塌——为其在可充电运用中的运用构成了严重妨碍。188 市场上存在多种锰基电极，但MnO₂因其固-固反响特性（MnO₂/MnOOH）而被最广泛地运用。189 Congxin及其同事188引进了一种高度可逆且安稳的双电子搬运固-液反响，该反响在中性条件下运用MnO₂和可溶性Mn(CH₃COO)₂完结。他们经过将其与Zn/Zn²⁺氧化复原对相结合，成功验证了这一概念，然后制作出一种Zn-Mn活动电池（图16）和一种方式电位约为1.55 V的静态电池。与其他锰盐（MnSO₄或MnCl₂）不同，Ac的配位效应使得Mn²⁺可以直接以MnO₂的方式堆积在电极上。经过将炭黑运用于3D多孔石墨毡作为电极，他们调查到了高度均匀且结晶的MnO₂层。该研讨报告了堆积的MnO₂具有史无前例的20 mAh cm⁻²的面容量。中性电解质有用地按捺了Zn枝晶的构成。因而，如图16b-d所示，Zn-Mn活动电池在40 mA cm⁻²下循环超越400次后，体现出99%的CE和78%的EE。
研讨了聚苯胺（PANI）190在各种锰溶液中的体现，以探究其在Zn–Mn中性电池中的潜在运用。成果标明，MnCl 2改进了PANI的电化学功用。该研讨选用多孔碳毡进行电化学堆积，并在电解液中参加Zn 2+，显着进步了堆积功率。不同Zn 2+浓度的试验标明，当浓度为0.5 m时，Mn的堆积功率到达93%。所得Mn掺杂PANI颗粒悬浮液用作正极，而Zn–Mn合金作为负极。这种电池装备完结了15 mA cm −2的放电电流密度和153 mA h g −1的比能量密度，均匀放电电压坚持在1.2 V以上。除了具有高度安稳性外，Zn–Mn RFBs还具有低资料本钱和改进的电化学可逆性。因为其多价态特性，Mn的电化学反响因歧化反响而较为杂乱。190
Zejie等人运用酸性电解质，特别是methane sulfonic acid（MSA），在触及锰基RFB的电化学反响中安稳Mn 2+方面展现出远景。191 对Mn 2+/Mn 3+氧化复原对的研讨标明，该反响在石墨外表体现为准可逆单电子搬运进程。将MSA浓度从2.0 M增加到5.0 M可增强Mn 3+抗歧化反响的安稳性，这有利于坚持电池功用的一致性。但是，MSA浓度的增加也会导致复原动力学显着下降，然后或许阻止全体充放电速率。虽然进步温度可以改进反响动力学，但这会带来权衡：较高温度或许会使Mn 3+不安稳，然后或许引发晦气反响。因而，优化MSA浓度和作业温度关于在锰基电池中完结安稳性与反响动力学的平衡至关重要。Guodong等人开发的无隔阂水系Zn/MnO 2 RFB中，192 运用MnSO 4溶液作为正极液，金属Zn箔作为负极。在正极室中，充电时Mn 2+离子转化为γ-MnO 2，放电时恢复为Mn 2+离子。在负极处，Zn在Zn箔外表发生可反转化生成Zn 2+离子。此外，在低放电倍率下，Zn 2+离子与pro竞赛...
5.4 . RFBs的锌-溴
Zn–Br电池最早于1885年取得专利，有着悠长的开展前史。Exxon Mobil和NASA在20世纪70年代将其作为混合RFB进行了显着的推动。该技能结合了锌和溴的长处，具有高能量密度（400 W h kg⁻¹）、1.8 V的高作业电压以及可扩展至各种运用的才干。图17a–c展现了Zn–Br RFB的示意图及典型功用示例。电解质中参加了NaBr、Na₂SO₄、NaH₂PO₄、NaNO₃、KCl和NH₄Cl等钠盐，以改进电极反响动力学、活性物质溶解度和离子电导率。193 研讨发现，增加NaCl的电解质比增加NaBr、Na₂SO₄和NaH₂PO₄盐的电解质体现更好。因为硝酸盐基电解质会束缚电解液中的分散，因而其功用较差。此外，还对氯化物盐（KCl和NH₄Cl）进行了研讨。虽然这些盐被发现能进步溶液电导率并进步功率，但它们对Zn堆积发生了晦气影响。这种负面影响使其不太适用于实践运用。194 Suyeon等人195正在研讨Cr³⁺功用化增加剂在Zn–Br FB中的效果，以战胜导致体系不安稳和电解质pH值升高的锌枝晶及氢衰减问题。此外，增加Cr³⁺将锌板收率从91.2%进步到95.3%，然后构成更细密的锌堆积物。
5.5 . 混合锌-铈基RFBs
Plurion开发的2 kW Zn–Ce电池堆展现了能量存储技能的显着开展。197 该电池体系在60 °C下成功装置并测验，证明晰其在高温下的有用功用，这关于严苛环境中的运用至关重要。图18a展现了典型的Zn–Ce FB功用。在规范的Zn–Ce电池装备中，anolyte和catholyte别离由ZnCl 2和cerium methanesulfonate组成，methane sulfonic acid作为支撑电解质。选用双膜办法的Zn–Ce电池的充放电行为如图18b所示。198 该工程化体系使电池在20 mA cm −2时具有2.3 V的高放电电压渠道，在60 mA cm −2时具有71.3%的优异EE，并在循环进程中完结了史无前例的94%均匀CE。这些特性使得Zn–Ce电池反常高效且安稳，超越了以往的功用基准。Zn–Ce RFB面对严重妨碍，首要是锌在水性methanesulfonic acid中的腐蚀问题。该问题已在各种酸浓度（0.5–5 mol dm −3）、溶解锌水平（0.5–2 mol dm −3）和电解质温度（22–50 °C）下进行了研讨。阳离子有机吸附按捺剂，如cetyltrimethyl ammonium bromide和butyltriphenyl phosphonium chloride，体现出强壮的吸赞同阻挡效果，然后显着下降了锌的腐蚀。
5.6 . 混合锌-镍基RFBs
水系锌镍液流电池（FB）化学比较非水系电池体系（如锂基电池）具有若干优势。Zn–Ni单液流电池是一类风趣的ESS。它们选用氧化镍或氢氧化镍作为正极资料，锌作为负极。阴极电解液和阳极电解液的成分类似，其间氧化锌在碱性溶液中溶解构成锌酸根离子。200 Zn–Ni FB的示意图及其功用如图19a–c所示。Yuanhui及其同事的研讨标明，具有高功率密度的Zn–Ni单液流电池在大规划ES运用方面展现出显着远景。201 他们的研讨成果标明，Zn–Ni FBs能在0 °C至40 °C的温度规划内有用运转，在80 mA cm⁻²的电流密度下坚持53%至79.1%之间可接受的EE。该研讨还提醒，在0–20 °C规划内，CE和EE的温度敏感性别离为0.65% °C⁻¹和0.98% °C⁻¹。2019年，当Yuanhui引进一种新办法时，处理了Zn–Ni RFBs的能量密度束缚问题。该办法触及在NiOOH/Ni(OH)₂之外引进额定的O₂/OH⁻氧化复原对作为正极资料，旨在进步体系的全体能量密度。202 这种办法答应在电池放电期间彻底运用电堆积的Zn，然后有用地消除了充电进程中负极上的Zn堆积。该电池体现出了继续的功用。
5.7 . 锌-空气RFBs
起源于20世纪30年代、根据Leclanché湿电池的Zn–air电池概念十分引人注目。它运用碱性电解质运转，输出电压规划为1.0至1.4 V，低于其1.62 V的理论规范电位。这种差异首要源于内阻以及在高电流密度（如100 mA cm⁻²）下的动力学束缚。在可充电Zn–air电池中，比如锌电堆积不均匀以及缺少耐用的双功用催化剂等问题确实会导致循环寿数短。为了应对这些应战，一种活动式电解质体系已被选用。该办法有助于改进锌堆积的描摹，促进构成更均匀的层，然后最大极限地下降枝晶成长的危险——枝晶或许会导致电池短路并使功用下降。204
图20a展现了Zn–air RFB的示意图。Jinling及其同事研讨了三种不同金属有机结构（MOFs）的共同功用。他们开发了两类具有杰出特性的复合资料，包含高比外表积、优异的导电性、丰厚的分级多孔结构以及多种催化活性组分。这些资料专门规划用于Zn–air FB。在Fe/12Zn/Co-NCNT空气阴极装备中，Zn–air FB到达了1.518 V的VOC、166 mW cm⁻²的峰值功率密度以及809.1 mA h g⁻¹的比容量。在图20b–d中，根据Fe/12/Co-NCNTs的催化剂被作为Zn–air RFB电池的一种典型催化剂展现出来。
5.8 . 可溶性铅基RFB
铅酸电池由Gaston Planté于1860年初次展现，至今仍被广泛运用，尤其是在汽车运用范畴。虽然其前史悠长，但一个显着的缺陷是能量密度运用率有限，一般仅为理论容量的30–40%。206 铅酸电池虽然体现出较低的能量密度——与锂离子电池的90%比较，其理论最大值的规划仅为30至40%——但具有若干优势。它们选用广泛可得且本钱低价的资料制作，并运用不可燃的水性电解质。此外，这些电池的制作工艺具有高达99%的收回率，显着下降了其对环境的影响。206 与任何技能进步一样，经过适当的物料处理、遵循杰出制作规范以及专门的废物办理战略，可以减轻与该技能相关的潜在危险。207,208 因为铅酸电池高达99%的收回率以及针对向环境中排放铅施行的严厉法规（National Recycling Rate Study 2019），铅对环境的影响已大幅下降。关于铅酸电池，一种代替性的活动电池计划已被证明可行，该计划运用了Pb的不同氧化态（0, +2, +4）。与其他FB比较，Pb-RFB选用无隔断电池结构，不需求在阴极液和阳极液之间设置膜。如图21a所示a
6 . 根据电极的RFB
在曩昔的几年里，许多研讨都聚集于VRFB的3D电极资料。图23展现了VRFB严重开展的时刻线概述。对3D电极资料的很多研讨归因于其可调控的结构规划和高比外表积。运用具有3D接连网络特性的原资料，使得电极结构的操控具有了多样性。此外，这些资料答应电子在三维方向上传输，一起缩短了离子分散路径。211 此外，流场（FF）在活动电池运转中至关重要。它发挥着多种效果：保证电解液在3D电极资料外表均匀分布，促进电流的运用与搜集，并为电极资料供给结构支撑。212,213 现在关于VRFB中3D电极资料的最先进研讨缺少全面性和体系性剖析。关于不同类型的电极怎么影响描摹、电化学活性和传质的研讨尚不充沛。本研讨的方针是供给一个全面且最新的3D电极总述，以增进对先进规划战略的了解，并识别运用3D电极资料时面对的未来应战。214,215
这项前沿研讨探讨了VRFB中3D电极资料的最新开展，如图24所示。3D电极的引进拓展了传统电极类型的规划，现在已涵盖泡沫、生物质衍生资料和静电纺丝纤维。本文剖析了这些3D电极在VRFB运用中的特性。3D电极的可调规划显着进步了电化学功用并缓解了浓差极化。本总述最终讨论了3D电极在VRFB技能中面对的未来潜力和妨碍，旨在为该范畴巨大的开展机会供给见地。
6.1 . 3D电极
商业电极因为其刚性结构、缺少活性位点以及受限的比外表积而面对约束性，这些要素阻止了离子分散路径。为了战胜这些应战，研讨人员近期开发了具有可定制结构和成分的3D电极。这些创新式电极来历于多种资料，包含泡沫、生物质和静电纺丝纳米纤维，供给了更优异的功用和多功用性。216,217
经过规划柔性电极并对其成分进行功用化处理，可以完结高速传质通道以及为钒氧化复原反响供给很多活性位点。电极改性办法可分为三大类：固有工艺、催化剂掺入和电极衍生物开发。经过内涵的电极处理来进步催化功率，这包含刻蚀、官能团润饰和杂原子掺杂等办法。为了缓解浓差极化，金属、金属氧化物及金属基化合物等各种催化剂已被整合到电极结构中。218 此外，经过导电基体增加、功用掺杂和基团润饰，这些电极供给了快速离子分散路径，并增加了钒氧化复原反响的活性位点。衍生自泡沫、生物质和静电纺丝纳米纤维等来历的具有可定制结构和成分的3D电极已被开发出来。充沛运用这些资料固有的多孔特性以增强电解质与电极外表之间的相互效果，然后创造出高效的传质通道。根据三聚氰胺泡沫的多孔碳共同结构增强了其在超级电容器和电池等运用中的导电性和功用。除了具有共同的3D互连网络外，还存在很多的缺陷、优异的...
根据生物质的电极确实为可继续储能处理计划供给了一条充溢远景的途径。其环境友好性和固有的结构优势使其成为各种运用的抱负候选资料。木基电极中的笔直摆放通道可以促进高效的离子传输，然后进步电池和超级电容器的功用。无需大规划改性即可运用生物质天然结构的才干，不只下降了本钱，还保存了与可再生资料相关的生态效益。这种办法与动力技能范畴日益强调的可继续性开展高度契合。221 在碳化木基电极中，分层且曲折度极低的通道为FB中离子导电电解质和导电基底的快速移动供给了高效路径。增加钻孔有助于电解质在平行通道之间分散（图21a）。一种柔性碳海绵被引进作为VRFB的潜在代替电极。该海绵运用其互连的多孔结构来促进电解质活动和离子运动。222 海绵的导电基体保证了高效的电子搬运（图26c）。碳海绵在循环测验中体现出安稳性，以稳定电流密度完结200次循环而无显着功率丢失。此外，当天然棉花用作前驱体时，比较海绵具有必定优势。它供给了...
电池在功率方面的功用得到进步，且其运用寿数得以延伸。为了满意实践运用需求，处理电子导电性问题关于避免功率密度下降至关重要。这一问题可以经过开发适宜的组成技能来处理。经过增强电子搬运机制，可以完结更高的储能容量。一般状况下，缓慢的电子运动会导致缓慢的电化学反响动力学，然后导致循环安稳性和倍率功用较差。但是，仍需进一步研讨以充沛了解3D电催化剂的电荷搬运机制，该机制会影响VRFB的电化学功用。218
7 . 储能平准化价格剖析
RFB技能布置的首要妨碍在于其经济可行性，包含体系的本钱本钱，有必要下降该本钱才干浸透EES市场。变量研讨标明，将可再生动力与每千瓦时本钱为100美元的储能体系相结合，将是发电最经济有用的办法。226–228 现在存在多种针对RFB体系的本钱本钱估算，这些数据以额定功率输出下每个放电周期的单位能量容量美元标明，即$ per kW per h per cycle。Levelized Cost of Energy Storage核算涵盖了整个体系生命周期内的各种要素。这些要素包含初始出资、运营费用、维护本钱、功率衰减以及必要的组件更换。这些数据关于出资者、政府官员和电力公司至关重要，有助于他们就储能出资以及将可继续动力整合到电网中做出明智决策。229 近期，Robert M. Darling提出了一种简略的公式，用于评价RFB在各种多小时运用场景中的LCOS。研讨人员核算了不同场景下各种RFB和锂离子电池的Levelized Cost of Storage（LCOS）。这些场景包含用例1（4小时，每年300次循环）、用例8（8小时，每年300次循环）、用例10（4小时，每年500次循环），以及一个假定的长时储能（LD...
表7. 不同电网储能运用中RFB的本钱本钱比较。经John Wiley & Sons Ltd答应转载自参考文献11，版权一切2024年。
| 运用/请求（取决于语境） |
RFB |
电堆（本钱 $/kW/h） |
电解质（本钱 $/kW/h） |
Balance of plant（本钱 $/kW/h） |
电池办理体系 |
总本钱（每kW每h的本钱$） |
| 太阳能集成，(2 MW, 6 h E / P = 6) |
VRFB |
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| Zn–Br 2 |
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| Zn–Fe(CN) 6 |
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| Vi-TEMPO |
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| DHPS-Fe(CN) 6 |
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| 需求电费办理（10 MW，11 h E / P = 11） |
VRFB |
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| Zn–Br 2 |
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| Zn–Fe(CN) 6 |
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| DHPS-Fe(CN) 6 |
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| Li-TEMPO |
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8 . 定论与展望
RFB关于施行可再生动力体系至关重要。虽然钒基电解质仍占有主导地位，但开发代替电解质关于完结可继续动力未来所需的本钱和能量方针至关重要。VRFB的开展遭到比如电极结构僵硬和电化学功用不足等应战的阻止。此外，钒基电解质的毒性和有限的溶解度正促使研讨人员探究用于固定式ES的水系锌、铁或锰基电池。因为VCl 3供给了另一种在某些运用中或许很有用的氧化复原化学特性，但是它也存在溶解度差的问题，而且在运用HCl时会发生氯气。因而，研讨人员经过混合硫酸和盐酸等酸液战胜了这一妨碍。此外，VFRBs可以在10到40°C的温度规划内安全运转。温度的改变可以反转这些堆积并构成可溶性钒溶液。锌-铁RFBs或许会呈现电解质穿插困难，但经过向正极液中增加甘氨酸，该电池取得了令人印象深入的成果。锌-碘RFBs继续面对严重妨碍，特别是关于正极液的安稳性和容量随时刻下降的问题。但是，参加氯化铵或溴化铵可以与碘离子相互效果，生成安稳的碘氯化物或碘溴化物化合物，然后进步电池的功率。
VRFB的进一步开展遭到若干问题的束缚，包含固定结构和低电化学活性。三维电极展现出多种优势特性，包含优异的导电性、可定制的规划、高比外表积、孔隙率以及丰厚的活性位点。这些特性使其成为进步催化功用的有用途径。本剖析探讨了VRFB中运用的各种类型的三维电极。经过调控泡沫和生物质的结构，可以优化三维电极构型，然后改进电荷搬运和离子分散进程。运用金属和碳基复合资料，完结了具有多活性位点导电网络的三维电催化剂。经过引进功用化杂原子并发挥激烈的协同效应，这些资料得到了进一步增强。虽然三维结构电极在VRFB中具有巨大潜力，但研讨人员仍需继续应对并战胜各项应战，以完结其成功的商业运用（图28）。
3D电极的挑选与开发有必要优先考虑几个要害点。为了坚持其长时间功用，电极在反复循环进程中有必要坚持其三维结构，抵挡物理退化。资料应具有杰出的导电性以完结高效的电荷搬运，这可以经过掺杂或调整成分等技能来改进。最大化离子可及性并增强电化学反响需求高比外表积和最佳孔隙率，然后进步容量和倍率功用。为保证长时间功用性和安全性，资料应可以在作业环境中抵抗化学降解。电极资料有必要与器材的电解质及其他组件兼容，以避免发生不良反响。运用生物质或可再生资料制备电极契合可继续开展方针，使其愈加环保。经过满意这些要求，3D电极的开发可以显着进步电池、超级电容器和传感器等运用的功用体现。
9 . 埃及的RFB
依据曩昔五年（2020–2024年）的Scopus数据库，图29展现了关于“RFBs”的文章。如图29所示，中国和美国在该范畴均做出了巨大贡献。埃及研讨人员在该范畴宣布了二十五篇文章。El Sawy等[232]初次证明晰富勒烯C76在all-VRFB中对VO2+/VO2+具有杰出的电催化功用。他们的研讨标明，电荷搬运电阻显着下降，与处理过的碳布比较下降了99.5%，与未处理的碳布比较下降了97%。此外，该研讨显示其按捺了氯气析出，并在100次循环后坚持安稳。正如El-Nagar等[233]所证明的那样，新式具有纺织品特性的自支撑静电纺丝纳米纤维负载碳复合资料已被制备出来，并用作VRFBs的有用电极。由聚丙烯腈制成的静电纺丝纳米纤维负载了各种方式的炭黑（CB），构成了一个坚固的独立网络。经过掺入14%的CBs，制备出了外表粗糙且均匀直径更大的纤维。与商业碳毡（0.6 m² g⁻¹）比较，它供给了更高的BET比外表积，原丝为83.8 m² g⁻¹，碳化纤维为356.7 m² g⁻¹。研讨发现，在运用于负极的经氧化钨纳米片、纳米线和纳米球润饰的碳布电极上，V(ii)/V(iii)反响……
