全钒液流电池结构、性能特点及储能应用.pptxVIP

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全钒液流电池：潜力巨大的长时储能形式

全钒液流电池是目前技术成熟度最高的液流电池技术

全钒液流电池具备安全、长寿、灵活等多方面优势

安全性

长寿命、低衰减

灵活性

资源储量丰富且自主可控

绿色环保、资源可循环利用

全钒液流电池主要适用于大规模、长周期的储能场景;全钒液流电池：潜力巨大的长时储能形式

全钒液流电池是目前技术成熟度最高的液流电池技术

液流电池是一种具备较大潜力的电化学储能技术。液流电池概念最早由日本科学家Ashimura和Miyake于1971年提出，1974年NASA科学家L.H.Thaller以FeCl2和CrCl3作为正负极活性物质构建了全球第一款具有实际意义的液流电池模型。与一般的固态电池不同，液流电池的正极和负极以电解质溶液的形式储存于电池外部的储罐中，通过正、负极电解质溶液活性物质发生可逆的氧化还原反应来实现电能和化学能的相互转化。液流电池能量密度相对较低，但在使用寿命、充放电深度、系统容量等方面具有较大优势，因此在大规模储能领域正得到越来越多的关注。

图1：液流电池结构示意图;表1：不同技术路线液流电池商业化阶段;;日历使用时间，效率和容量均未见衰减。相较而言，目前磷酸铁锂电池的循环次数仅为5000-10000次，若考虑到储能系统中电芯一致性的问题，则系统层面的循环寿命往往更低，同时锂离子电池的可用容量亦会随着循环次数的增加而明显下降。因此，我们认为从全生命周期的角度来看，全钒液流电池具备一定的优势。

图6：全钒液流电池可基本实现容量零衰减;1.2.4.资源储量丰富且自主可控

钒是地球上广泛分布的微量元素之一，储量相对丰富。根据美国地质调查局（USGS）的统计，目前全球钒储量（本段均以钒金属当量计）超过6300万吨，2021年底可开发的资源储量约为2400万吨，当年的全球产量则约为11万吨，其中90%左右以钒合金的形式用于钢铁行业。按当前的技术水平，1GWh的全钒液流电池所需的钒金属用量不到0.5万吨，且钒电解液可长期循环使用，因此整体来看我们认为全球的钒资源储量可充分支撑全钒液流电池的大规模发展。

图9：全球钒资源分布??;能形式。全钒液流电池中钒元素以离子形式存在于酸性水系溶液中，而不是以钒的氧化物形式存在（如五氧化二钒），有一定的腐蚀性但无毒性，且工作过程中封闭运行，对环境与人体基本不会产生危害。此外，从全生命周期的角度来看，锂电池储能系统在寿命到期后各类材料的回收处理难度较大，而全钒液流电池的钒电解液可在电池领域长期循环使用或进行钒提取进入钢铁、合金等其他市场领域，电堆关键部件（如碳电极、双极板、离子交换膜等）以及管路、阀泵等的处理也更为简单，无环境负担，所以无论是从回收成本角度还是污染排放角度均优于锂电池。根据根特大学的研究，在钒电解液50%回收的条件下，全钒液流电池在陆地酸化、人体毒性、细颗粒物形成、矿产资源消耗、化石能源消耗等方面的环境影响几乎全面低于锂离子电池。

图12：全钒液流电池全生命周期内环境影响优于锂离子电池;图13：多种储能技术互补是长期的发展趋势