引领世界纯电动汽车的电池潮流——钒电池

钒电池全称为全钒氧化还原液流电池（VanadiumRedoxBattery，缩写为VRB），是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。

钒电池优点

与其它化学电源相比，钒电池具有明显的优越性，主要优点如下：

1.功率大：通过增加单片电池的数量和电极面积，即可增加钒电池的功率，美国商业化示范运行的钒电池的功率已达6兆瓦。

2.容量大：通过任意增加电解液的体积，即可任意增加钒电池的电量，可达吉瓦时以上；通过提高电解液的浓度，即可成倍增加钒电池的电量。

3.效率高：由于钒电池的电极催化活性高，且正、负极活性物质分别存储在正、负极电解液储槽中，避免了正、负极活性物质的自放电消耗，钒电池的充放电能量转换效率高达75%以上，远高于铅酸电池的45%。

4.寿命长：由于钒电池的正、负极活性物质只分别存在于正、负极电解液中，充放电时无其它电池常有的物相变化，可深度放电而不损伤电池，电池使用寿命长。加拿大VRBPowerSystems商业化示范运行时间最长的钒电池模块已正常运行超过9年，充放循环寿命超过18000次，远远高于固定型铅酸电池的1000次。

5.响应速度快：钒电池堆里充满电解液可在瞬间启动，在运行过程中充放电状态切换只需要0.02秒，响应速度1毫秒。

6.可瞬间充电：通过更换电解液可实现钒电池瞬间充电。

7.安全性高：钒电池无潜在的爆炸或着火危险，即使将正、负极电解液混合也无危险，只是电解液温度略有升高。

8.成本低：除离子膜外，钒电池部件多为廉价的碳材料、工程塑料，材料来源丰富，易回收，不需要贵金属作电极催化剂，成本低。

9.钒电池选址自由度大，可全自动封闭运行，无污染。

钒电池缺陷

钒电池存在的技术问题主要有两个，第一，钒电池正极液中的五价钒在静置或温度高于45摄氏度的情况下易析出五氧化二钒沉淀，析出的沉淀堵塞流道，包覆碳毡纤维，恶化电堆性能，直至电堆报废，而电堆在长时间运行过程中电解液温度很容易超过45摄氏度。第二，石墨极板要被正极液刻蚀，如果用户操作得当，石墨板能使用两年，如果用户操作不当，一次充电就能让石墨板完全刻蚀，电堆只能报废。在正常使用情况下，每隔两个月就要由专业人士进行一次维护，这种高频次的维护费钱、费力。

另外，钒电池成本过高。以一个五千瓦电池为例，电解液（一立方，1.8mol/L）17万、控制系统10万、隔膜7万、板框4万、石墨板1.5万、泵0.7万、碳毡0.4万，总共40.6万，这只是主要材料成本，没计入次要材料成本和人力成本。因此，一个五千瓦钒电池的成本在四十万以上，高出相同规格铅酸电池的成本数倍。

从环保的角度来说，钒电池压根就不环保，配制电解液用到的原料、正极沉淀以及泄漏的正极液经风干后形成的薄层都有一样相同东西，那就是五氧化二钒，它是一种剧毒化学品。

因此，钒电池还有很多问题需要解决，让人无法乐观的是，钒电池在国内被研究十多年来还没有哪家科研机构取得了突破。

钒的新应用

钒电池具有特殊的电池结构，可深度大电流密度放电；充电迅速；比能量高；价格低廉；应用领域十分广阔：如可作为大厦、机场、程控交换站备用电源；可作为太阳能等清洁发电系统的配套储能装置；为特种、远洋轮船提供电力以及用于电网调峰等。

钒电池优势

钒电池成本与铅酸电池相近，它还可制备兆瓦级电池组，大功率长时间提供电能，因此钒电池在大规模储能领域具有锂离子电池、镍氢电池不可比拟的性价比优势。钒电池生产工艺简单，价格经济，电性能优异，与制造复杂、价格昂贵的燃料电池相比，无论是在大规模储能还是电动汽车动力电源的应用前景方面，都更具竞争实力。

国外发展

钒电池（VRB）是一种新型清洁能源存储装置，经过美国、日本、澳大利亚等国家的应用验证，与市场中的铅酸蓄电池、镍氢电池相比，具有大功率、长寿命、支持频繁大电流充放电、绿色无污染等明显技术优势，主要应用于再生能源并网发电、城市电网储能、远程供电、UPS系统、海岛应用等领域。

早在60年代，就有铁—铬体系的氧化还原电池问世，但是钒系的氧化还原电池是在1985年由澳大利亚新南威尔士大学的MarriaKacos提出，经过十多年的研发，钒电池技术已经趋近成熟。在日本，用于电站调峰和风力储能的固定型（相对于电动车用而言）钒电池发展迅速，大功率的钒电池储能系统已投入实用，并全力推进其商业化进程。

国内发展

前期从1995年率先在国内开始钒电池的研制。先后研制成功了20W、100W、500W的钒电池样机，在钒电池的关键技术上有所突破，填补了国内空白。成功开发了四价钒溶液制备、导电塑料成型及批量生产、中型电池组装配和调试等技术。1998年，500w的钒电池样机用于电瓶车的驱动。现已研制出800W的产品样机。

行业分析

中国钒电池成为储能界黑马，是有多方面原因的。首先，我国钒资源丰富，钒的化合物主要来自于钒钛磁铁矿，而我国钒钛磁铁矿储量非常大，是世界上少有的几个钒钛磁铁矿储量很大的国家，据相关数据显示，我国钒资源约占全球的12%，储量极其丰富，主要分布在我国四川及湖南等省。其次，我国钒电池技术发展逐步完善，钒电池概念问世以后，其相关专利技术一直被西方发达国家及日本所垄断，我国并未掌握相关核心技术，因此我国钒电池行业起步较晚，发展和研究较慢，而经过近几年的发展，我国在钒电池方面取得了很大的成就，技术体系也逐步完善，并且国内研发机构开发出钒电池储能系统，并运用到了实际工程中。

钒电池市场广阔。据相关资料显示，我国钒电池应用市场非常广阔，主要集中在电站调峰储备设备、新能源并网及电动汽车方面。钒电池在风电领域市场需求广阔，预计十年内我国风电将得到爆炸式的发展，电网与风电的矛盾将会更加突出，配备钒电池储能系统可以有效减少风电对电网的冲击，很大幅度的提高风电场电力的使用率，同时还可以赚钱高额的电网峰谷差价。

按照我国新能源产业发展规划及今年来电池行业数据的预算，钒电池所应用的风电储能设备及城市调峰储能设备市场规模将在一万亿元左右，为国家经济发展的大趋势又给钒电池产业带来历史性的机遇。未来，钒电池必将引领世界纯电动汽车的电池潮流，日前我国已将钒电池列入863计划备选项目，大力发展钒电池储能系统。