为实现能源与环境的可持续发展,以太阳能与风能为代表的可再生能源受到了全球各国的高度重视。在解决可再生能源发电的不稳定性及规模储能问题上,液流电池以其具有输出功率和容量相互独立、使用寿命长、可深度放电、能量效率高、无污染、维修简单、成本低、安全环保等优点而受到广泛关注。由于双液流电池存在着离子交叉污染及离子交换膜价格昂贵等问题,单液流电池以其单液性、无膜或只需廉价微孔隔膜等优势开始受到关注,并成为一个新的研究方向。其中程杰等人提出的锌镍单液流电池因其寿命长、电池效率优良、自放电小、循环性能好、安全环保等特点受到高度关注。本文围绕建立锌镍单液流电池外特性预测仿真模型以及改进仿真模型开展研究,并进一步探究了内部多物理场对电池极化过电位和端电压的影响。本文主要研究工作如下:(1)基于锌镍单液流电池工作原理,针对锌镍单液流电池电堆内部电阻损耗以及外部寄生损耗对电池性能的影响,建立电池电堆外特性预测模型,并以额定功率160 W,额定充放电容量300 Ah的电池为研究对象,在恒流充放电模式下进行仿真模拟。仿真结果与实验结果能较好地吻合,但仍存在一定误差。充电时电池端电压仿真值与实验值的相对误差基本控制在4%以内,电池放电末期端电压相对误差达到了8.7%。(2)基于对锌镍单液流电池仿真模型的误差分析,利用受控电流源将原仿真模型中的欧姆内阻与极化电阻的固定值改为动态电阻,进一步搭建一个改进的仿真模型用于放电过程,从而准确反映了实际运行过程中的极化变化趋势。将模拟得到的仿真结果与实验对比,100 A恒流放电条件下锌镍单液流电池改进模型端电压仿真值最大相对误差为3.2%,并且改进模型端电压相对误差在整个放电过程中都低于原仿真模型,说明改进模型准确度更高,对电池外特性预测更为准确。(3)基于流动传质、电荷守恒以及涉及氢氧根离子、锌离子反应的反应动力学方程,建立了锌镍单液流电池二维瞬态模型。通过与实验数据的对比验证了模型的正确性。研究了放电电流密度、流速以及离子浓度对电池极化过电位和端电压的影响。