鋅溴電池是一種將能量?jī)?chǔ)存在溶液中的電化學(xué)系統(tǒng),，是一種單沉積型液流電池,負(fù)極電對(duì)的充放電產(chǎn)物不溶于電解液而沉積在電極上。正負(fù)半電池由隔膜分開,兩側(cè)電解液均為ZnBr2溶液。電解液在儲(chǔ)液罐和電池構(gòu)成的閉合回路中循環(huán)流動(dòng)的原動(dòng)力為動(dòng)力泵?；瘜W(xué)反應(yīng)的動(dòng)力是氧化還原反應(yīng)電極對(duì)間的電勢(shì)差。Zn-Br電池的電極反應(yīng)為：

充電時(shí)鋅沉積在負(fù)極上,正極上溴離子失去兩個(gè)電子變成單質(zhì)溴。放電時(shí),與充電過程相反,在負(fù)、正極上分別生成鋒和溴離子。溴在水中溶解,Br3-、Br5-離子產(chǎn)生分離,并以,Br3-、Br5-離子形式從由正極向負(fù)極擴(kuò)散,擴(kuò)散到負(fù)極附近,沉積的鋅與之發(fā)生反應(yīng),會(huì)造成自放電。而在電極表面之間的微孔隔膜阻止了溴向鋅沉積物的擴(kuò)散,減少了電池的自放電。鋅溴電池比能量435wh/kg。

1、鋅溴液流電池的結(jié)構(gòu)

鋅溴液流電池主要由三部分組成，包括液路循環(huán)及輔助系統(tǒng)、電解液以及電堆。其中電堆為雙極性結(jié)構(gòu)，每片電池通過雙極板在電路上形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，而電解液通過管泵系統(tǒng)并聯(lián)地分配到每片電池中，在提高電池的功率密度的同時(shí)，液路的并聯(lián)結(jié)構(gòu)為片間的一致性提供保障；液路循環(huán)及輔助系統(tǒng)主要由儲(chǔ)罐、管泵、二相閥及各種傳感器構(gòu)成，在進(jìn)行電解液循環(huán)的同時(shí)，實(shí)時(shí)的反饋電池的各項(xiàng)信息，如液位、溫度等。

2、鋅溴電池的特點(diǎn)

同其它電池技術(shù)相比，鋅溴液流電池技術(shù)具有下列特點(diǎn)：

（1）鋅溴液流電池具有較高的能量密度。鋅溴液流電池的理論能量密度可達(dá)435W.h/kg，實(shí)際能量密度可達(dá)60W.h/kg；

（2）正負(fù)極兩側(cè)的電解液組分(除去絡(luò)合溴)是完全一致的，不存在電解液的交叉污染，電解液理論使用壽命無(wú)限；

（3）電解液的流動(dòng)有利于電池系統(tǒng)的熱管理，傳統(tǒng)電池很難做到；

（4）電池能夠放電的容量是由電極表面的鋅載量決定的，電極本身并不參與充放電反應(yīng)，放電時(shí)表面沉積的金屬鋅可以完全溶解到電解液中，因此鋅溴液流電池可以頻繁地進(jìn)行100％的深度放電，且不會(huì)對(duì)電池的性能和壽命造成影響；

（5）電解液為水溶液，且主要反應(yīng)物質(zhì)為溴化鋅，油田中常用作鉆井的完井液，因此系統(tǒng)不宜出現(xiàn)著火、爆炸等事故，具有很高的安全性；

（6）所使用的電極及隔膜材料主要成分均為塑料，不含重金屬，價(jià)格低廉，可回收利用且對(duì)環(huán)境友好：

（7）系統(tǒng)總體造價(jià)低，具有良好的商業(yè)應(yīng)用前景。

3、鋅溴電池的應(yīng)用

在設(shè)計(jì)鋅溴液流電池組系統(tǒng)的時(shí)候,有許多的靈活性。電池組能夠定制適合于一種特殊的應(yīng)用,在這里多個(gè)組件共用一套電解質(zhì)儲(chǔ)?S或每個(gè)組件含有電堆、電解質(zhì)儲(chǔ)罐和控制器組成一個(gè)完整的系統(tǒng)。

（1）特種上的應(yīng)用

液流電池最合適的市場(chǎng)在特種方面。液流電池的優(yōu)點(diǎn):高效,多面性,使用時(shí)間長(zhǎng),以及工作時(shí)的寧?kù)o,正好適合特種工作對(duì)電力的需要。液流電池以自身特有的優(yōu)勢(shì)為特種裝置、海陸運(yùn)輸提供動(dòng)力。在特種上,液流電池與普通的固體電池相比具有獨(dú)特的優(yōu)越性,在戰(zhàn)場(chǎng)上備品供應(yīng)因其增長(zhǎng)的使用時(shí)間而無(wú)需準(zhǔn)備。同樣,燃料用量也因液流電池優(yōu)越的運(yùn)輸效能而急劇減少,跑完相同路程時(shí)加油次數(shù)急劇減少,或在偏遠(yuǎn)的地區(qū)的活動(dòng)時(shí)間更長(zhǎng)。在這種情況下,戰(zhàn)地所需的車輛、人員及裝備的數(shù)量急劇減少。液流電池還可以為深海探索的船只和無(wú)人特種提供動(dòng)力。

（2）儲(chǔ)能的應(yīng)用

在儲(chǔ)能應(yīng)用中,鋅溴電池組的用途也正得到展示。根據(jù)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)研究,認(rèn)為鋅溴電池組對(duì)于以下四種公共應(yīng)用是很優(yōu)秀的:由可重復(fù)的能源產(chǎn)生儲(chǔ)能,傳送設(shè)備延遲,公配設(shè)備的分配和要求減少峰值。鋅溴電池組安裝到電力配電系統(tǒng)中,來消除負(fù)載峰值。在峰值期間電池組放電,以減少變電器的負(fù)載,使設(shè)備不超過額定值。在夜晚當(dāng)需求量較低時(shí),該電池組能夠再充電。梓溴電池組可以做成可移動(dòng)的裝置,這對(duì)于公共事業(yè)公司是有好處的,因?yàn)樗軌蛞苿?dòng)到需要出現(xiàn)的地方。比如,一種可移動(dòng)的電池組裝置在一個(gè)地區(qū)的夏季用于減少峰值,在另一個(gè)地區(qū)的秋季和冬季期間調(diào)整負(fù)載水平和功率特性。將鋅溴電池組技術(shù)與適用于優(yōu)質(zhì)電力輸出的固態(tài)電力電子設(shè)備相結(jié)合,用于各種電力輸出,能夠校正間歇的電壓干擾,還能提供瞬時(shí)和持久電流中斷期的保護(hù)。

自然界資源的電力供應(yīng)方式最常見的就是風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電等的利用,但其缺點(diǎn)是可控性很不好,致使風(fēng)力和太陽(yáng)能產(chǎn)生的電能輸出時(shí)的穩(wěn)定性、規(guī)律性也很差,因此對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行產(chǎn)生了很大的負(fù)擔(dān),用鋅溴電池組將不穩(wěn)定的電力收集儲(chǔ)存起來,待使用時(shí)以平穩(wěn)的需求方式輸出,使得太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電得到實(shí)際性應(yīng)用,可以同步發(fā)展起來。此外,鋅溴電池技術(shù)的研發(fā)生產(chǎn)對(duì)于一些國(guó)家電網(wǎng)不能普及,或國(guó)家電網(wǎng)具有嚴(yán)重高低峰谷而需要備用儲(chǔ)能設(shè)備的地區(qū)而言,具有特別重要的意義。碎溴電池可以一直在常溫下工作,所以可以安裝在微型的私人家庭,中小型的商業(yè)活動(dòng)區(qū)域,甚至可以用于大型企業(yè)做儲(chǔ)能設(shè)備,能夠滿足所有的能源需求。