单液流锌镍电池是一种碱性沉积型液流电池,仅采用一种电解液和一个储液罐,不使用离子交换膜,具有选址灵活、结构简单、成本低等优点,在大规模储能技术中有较高的应用前景。液流电池的建模研究对研究液流电池的内部机理,助力液流电池的性能提升有重大的意义。本文分别从实验和机理的角度出发,采用电化学阻抗谱技术（EIS）建立单液流锌镍电池的四阶等效阻抗模型,基于电化学原理建立单液流锌镍电池的二维动态电化学模型,为单液流锌镍电池的状态估计和结构优化等后续研究工作提供指导意见。从EIS测量实验出发,建立了单液流锌镍电池的四阶等效阻抗模型并辨识了该模型的元件参数。首先测量了单液流锌镍电池的EIS。然后针对依靠经验来确定电池的等效电路模型结构不够精确的问题,用弛豫时间分布技术建立了单液流锌镍电池的四阶等效阻抗模型,给电池等效电路模型结构的确定提供了一个可行的实验参考依据。最后提出了一种改进的灰狼优化算法（Gr GWO）用来辨识单液流锌镍电池四阶等效阻抗模型的元件参数,用Gr GWO辨识得到的四阶等效阻抗模型的阻抗实部数据平均相对误差不超过1%,虚部数据平均相对误差不超过6%。从电化学机理出发,建立了单液流锌镍电池的二维动态电化学模型并进行数值模拟。为了研究单液流锌镍电池的浓度极化和电位极化现象,针对难以通过实验来测量单液流锌镍电池内部的离子浓度分布的问题,通过耦合流体流动方程、物质传递方程、电位分布方程与电极动力学方程,建立单液流锌镍电池的二维动态电化学模型。用有限元分析软件对该模型进行数值模拟,与电池恒流充放电实验得到的输出端电压-时间曲线进行对比,验证了模型的可靠性。进一步模拟了单液流锌镍电池的离子浓度的动态分布特性以及不同电解液入口流速、不同电极孔隙率对电池离子浓度分布与过电位的影响。结果表明提高电解液入口流速会降低电池负极边界附近的离子的浓度极化和电位极化。增大多孔电极的孔隙率,会增大电池多孔正极域内的浓度极化和降低多孔正极域内的电位极化。