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液流电池：再造长时储能蓝海

文/赵佳亮

近日，四川省经济和信息化厅等6部门联合物理研究院研制出1千瓦的钒电池电堆样机。此

印发了《促进钒电池储能产业高质量发展的实后，更多研究机构开始从事钒电池的研发和商

施方案》。该方案是全国首个钒电池产业专项业化推广工作。2022年10月31日，全球最大的

政策，标志着四川从钒资源大省向钒电池大省全钒液流电池储能电站建成，并在辽宁大连并

迈出了重要一步。网发电，液流电池也从长时储能的“后备军”

钒（化学符号为V）电池，全称全钒液流逐渐来到了台前。

电池，主要利用钒离子的价态变化来实现电能目前，锂离子电池和抽水蓄能在储能市场

的储存和释放。从工作原理上看，钒电池相比的主导地位明显。但随着清洁能源规模不断发

锂离子电池的最大不同在于导电离子主要为不展，一套理想的低碳电力系统还需要一套多样

同价态的钒离子。在充电时，正极的V4+失去化的长时储能解决方案，因此对于长时储能，

电子成为V5+，负极的V3+得到电子成为V2+，即充放电时间超过6小时的技术越来越受到重

放电时则相反。从结构上看，与锂电池的电解视。

液集成在电池内部不同，钒电池的正负极两侧尽管全钒液流电池被寄予厚望，但仍有两

各有一个电解液储罐，通过循环泵输送至电池个关键挑战呕待解决：一是技术难、能量密度

内部进行反应。低。液流电池中的一些重要部件，如为化学反

事实上，全钒液流电池只是液流电池家族应提供场所的双极板和离子交换膜，目前仍依

的一个代表，从产品分类看，液流电池按照电赖进口，国产化难度较大。由于携带较大尺寸

解液体系的不同可分为全钒、锌铁、锌溴、铁的电解液罐，液流电池系统能量密度仅有锂离

铬等20多种技术路线，其核心都是通过不同电子电池储能的1/10。二是液流电池初建投资成

解液离子相互转化实现电能的储存和释放。本高，通常是锂电池的两到三倍，其中反应电

相比磷酸铁锂等新型电池，液流电池电极堆和电解液占比超七成。但是，随着使用时长

反应过程无相变发生，可以进行深度充放电，的拉升，它的全生命周期成本优势逐渐显现。

能耐受大电流充放。与其他电化学储能技术相在探索自主知识产权的技术路线方面，中

比，液流电池最突出的特点有三个：首先自放国科学院院士赵天寿团队做了大量尝试，通过

电非常小，存放数天或数周后电量都不会衰基础理论、关键材料与器件创新，大幅提高了

减，这为长时储能提供了可能。其次循环寿命液流电池性能，电流密度提高到主流水平的3倍

特别长，最低可以做到一万次，部分技术路线以上，电解液利用率提高到80%，并可以在循

甚至可达到两万次以上，整体使用寿命可达20环两万次后不出现显著衰减。新型液流电池性

年或更长时间。更重要的是，钒电池能实现能的提升有望降低液流电池储能电站初投资成

“瞬时即充”，因为电解液充满了整个电池本25%以上，使液流电池的生命周期成本降低

组，所以运行过程中仅需0.02秒就可切换充放到可以商业化推广的水平。

电状态，响应速度仅需1毫秒。随着技术突破，电堆等成本将不断下降，

我国对钒电池的研究起步较早，目前已进电解液几乎可完全回收利用，规模化后钒电降

人大规模商业示范运行和市场开拓阶段。20世本空间广阔，钒电储能在注重安全性的中大型

纪80年代末，北