钜大LARGE | 点击量：1162次 | 2021年12月06日
液流电池迎来风口，全球优秀研发团队都有什么？
大规模储能技术是实现可再生能源普及应用的关键核心技术，液流电池由于具有安全性高、储能规模大、效率高、寿命长等特点，在大规模储能领域具有很好的应用前景。全钒液流电池是目前发展最为成熟的液流电池技术之一，现处于产业化示范阶段。
不久前，国家重点研发计划10兆瓦级液流电池储能技术项目在邵东正式启动。该项目的启动，标志着全钒液流电池储能在解决电能大规模高效存储难、突破新能源调峰难并网难的瓶颈方面，迈出了坚实一步。近日，中科院大连化物所在液流电池新体系方面取得新进展。说了这么多，到底何为液流电池呢？
液流电池的自述
液流电池是由美国科学家ThallerL.H.（NASALewisResearchCenter）于1974年提出的一种电化学储能技术。它是一种活性物质存在于液态电解质中的二次电池技术。电解液置于电堆外部，在循环泵的推动下流经电堆，并发生电化学反应，实现化学能与电能的转换，从而实现电能的存储与释放。充电时，正极发生氧化反应，活性物质价态升高；负极发生还原反应，活性物质价态降低。放电时则正好相反，正极发生还原反应，活性物质价态降低；负极发生氧化反应，活性物质价态升高。
与传统二次电池直接采用活性物质做电极不同，液流储能电池的电极均为惰性电极，只为电极反应供应反应场所，活性物质通常以离子状态存储于电解液中。正极和负极电解液分别装在两个储罐中，通过送液泵实现电解液在管路系统中的循环。运行过程中，全液态液流电池氧化还原反应表现为离子价态的变化，沉积型液流电池表现为金属的沉积与溶出。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
根据活性物质的不同，液流电池可分为全钒、锌/溴、多硫化钠/溴、铁/铬等多种技术路线，目前做的最多的是全钒液流电池。液流电池的储能容量易调节规模，储能容量取决于电解液容量和浓度，因此液流电池的规模设计非常灵活；液流电池选址自由度大，系统可全自动封闭运行，无污染，维护简单，操作成本低；最重要的是液流电池安全性高，它的电解质溶液为水溶液，电池系统无潜在的爆炸或着火危险，安全性高。
科研界广泛关注，研究进度如何？
我们都了解液流电池现在做的最多的是全钒液流电池，因为都是钒所以就没有什么污染问题，它的安全性高，寿命长。
国家重点研发计划
十月十七日，国家重点研发计划10兆瓦级液流电池储能技术项目在邵东正式启动。本项目旨在研究10MW级大规模液流电池储能系统的材料及其制备、元件及系统集成、工程应用等核心关键技术，实现全钒液流电池核心、关键材料低成本制造，降低全钒液流电池成本、提高大容量全钒液流电池储能系统效率，加速全钒液流电池储能系统的应用。该项目在光伏发电、风力发电、智能电网、交通等领域有着良好的应用前景。
中科院大连化物所
中科院大连化物所储能技术研究部近日在液流电池新体系方面取得新进展，开发出新一代高能量密度低成本中性液流锌铁液流电池体系。该电池在40mA/cm2工作电流密度条件下，能量效率超过86%，持续运行超过100次循环性能无明显衰减。该体系活性物质浓度可达2M，其体积能量密度可达56Wh/L。更重要的是，与其他液流电池体系相比，该体系具有更低的成本（<400RMB/kWh）,表现出很好的应用前景。有关新一代液流电池的研究开发，具有重要的指导意义。
麻省理工学院
麻省理工学院不久前开发出了一款可以“呼吸空气”、长期贮存能量的液流电池。该空气液流电池在放电的时候，会吸入来自外界的空气；而在充电的时候，它又可以排出空气：在吸入过程中，电池会在阴极电解液中出现带负电荷的氢氧根离子；呼出氧气的时候，阳极液里则会出现带正电荷的氢离子。研究人员表示，其原理和人类的呼吸用途很像，通过在系统中获取氧气来平衡电荷。
在同等能量密度下，这种液流电池，造价仅为锂离子电池的1/5。若将该电池的升级版本投入商用，预计每千瓦时的储能成本可控制在20~30美元之间。当前这款电池的原型只有咖啡杯大小，下一步他们准备将这种设计用于更大规模的系统中，并进一步提升该电池的效率、性价比、以及工作寿命（当前仅为1500小时）。
日本住友
日本住友电工早在上世纪90年代开始全钒液流电池技术研发，具有领先的系统集成和工程应用技术。2016年五月，公司旗下子公司与美国大型电力公司圣地亚哥煤气电力就采用全钒氧化还原液流电池的蓄电系统签订了实证执行协议。2016年第三季度，该项目在配电网上开始实证运转。
AVL
一直专注于全钒液流电池研发的AVL公司。AVL公司正与西澳大利亚大学展开合作，并于2016年十二月研发出了第一块全钒液流电池。但由于本土厂商并不具备生产储能功能的钒电解液，AVL从奥地利Gildermeister公司进口钒电解液。
美国UniEnergyTechnologies公司
UniEnergyTechnologies公司拥有世界领先的混合酸型全钒液流电池技术，承担建造了美国首个兆瓦时级全钒液流电池储能电站。目前，美国能源部正在支持美国UniEnergyTechnologies公司执行一个新型液流电池储能项目，目标就是在项目达到大规模和电网一体化时，能够将液流电池和特斯拉电池为主的锂离子电池进行比较和对照。
大连融科
目前，大连融科累计实现全钒液流电池装机容量超过12MW，占世界总装机量的40%。2013年，大连融科与大连化物所联合研制的全球最大规模的5MW/10MWh全钒液流电池储能系统成功通过业主的验收，这是目前世界上第一套实际并网运行的5MW级大型工业储能装置，各项指标都处于国际领先水平。
2014年，大连融科与博世集团合作，在德国北部风场建造了250KW/1MWh全钒液流电池储能系统。并与美国UniEnergyTechnologies公司合作，建造了美国首座兆瓦级全钒液流储能电池电站。
大力电工
大力电工多年专注全钒液流电池储能系统的研究开发，截至目前，该公司已在钒电池领域申请专利24项、授权发明专利17项、建立公司标准7项，先后在印度、新加坡和国内等地开展了12个钒电池储能系统示范工程，产品远销至韩国、美国等地。
2017年二月公司自主研发的模块化钒电池储能系统，日前拿到2017年韩国首个订单，公司持续两年给韩国多个项目供货，首批产品已完成制备检测发。
结语：液流电池实现商业化或可预期
储能技术的进步带动了储能产业的发展，各种储能技术都有其适宜的应用领域。在大规模储能应用领域，全钒液流电池相有关寿命较低的锂离子电池略胜一筹，但由于受到能量密度低、成本过高等局限的影响，在风电等大型储能领域尚处试验阶段。十月十一日，五部委联合公布《有关促进储能技术与产业发展的指导意见》，《意见》指出，要应用推广一批具有自主知识产权的储能技术和产品，其中重点包括100MW级全钒液流电池储能电站。可见全钒液流电池的应用价值日益受到国家重视，近年来，各种电池技术层出不穷，业界呈现出“百花齐放，百家争鸣”的局面，全钒液流电池未来能否实现商业化，让我们拭目以待。
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