Utvecklingen av förnybara energikällor som vind- och solenergi begränsas av deras inneboende slumpmässiga och intermittenta natur. Dock, vanadium flow-batterier (VFB) består av en kostnads- och energieffektiv, energilagringsteknik med lång livslängd som kan lagra och smidigt mata ut kraft från förnybara energikällor.

VFB energilagringssystemet består huvudsakligen av stapeln, elektrolyten, och system för pipeline, batterihantering och energiomvandling. Bland dessa komponenter, stacken spelar en avgörande roll. Därför, att öka stackens effekttäthet och minska dess kostnader kommer att påskynda industrialiseringen av VFB-tekniken ytterligare.

En forskargrupp ledd av Prof. Li Xianfeng från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid den kinesiska vetenskapsakademin har utvecklat en ny generation av VFB-stackteknologi som erbjuder låg kostnad och hög effekttäthet. Gruppens testresultat visade att energieffektiviteten översteg 81 %. Stacken körde med en konstant effekt på 30 kW och visade ingen kapacitetsminskning efter 100 cykler.

"Stackmonteringsprocessen förbättrades genom att använda svetsbara, porösa jonledande membran som vi utvecklat, " sa prof. Li.

Lasersvetsteknik användes för första gången i stackmonteringen. Det förbättrade inte bara stackens tillförlitlighet, men också uppnått automatisering av stackmonteringen, minskad användning av tätningsmaterial, och minskade kostnaden för stacken.

"Denna nya VFB-stackteknologi upprätthåller inte bara den höga effekttätheten hos konventionella stackar, men minskar också totalkostnaden med 40 % jämfört med konventionella stackar, " sa prof. Li.

Membranen som används i konventionella VFB-staplar är huvudsakligen kommersiella perfluorsulfonsyramembran som kännetecknas av höga kostnader och relativt dålig jonselektivitet.

I kontrast, den svetsbara, porösa jonledande membran som används i denna nya generation av VFB-stackteknologi kan förbättra jonisk selektivitet och öka kapacitetsretentionen hos elektrolyten. Denna typ av membran kostar mycket mindre än perfluorsulfonsyramembran.