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中國鐵合金網訊：(一)釩電池的技術原理

全釩液流電池，簡稱釩電池（Vanadium FlowBattery，縮寫為VFB），是活性物質為循環流動液態的二次電池技術，通過釩離子的價態變化，實現化學能與電能的往復轉換，從而實現電能存儲與釋放的一種儲能技術。該技術的研發始于上世紀80年代澳大利亞新南威爾士大學，在澳大利亞、日本、美國、德國、中國等國家都有應用驗證，用于風能系統蓄電、電站調峰、微電網儲能等。釩電池是目前受關注也是應用比例最廣的液流電池技術。

液流電池系統主要包含如下幾部分：電堆單元（見圖中央和右上角），電堆是由正負電極和離子傳導膜疊合而成單電池的集合體；電解液單元（見圖兩側），包括含有活性物質的電解液，及用于電解液盛裝和循環的儲罐、管路、閥、泵、傳感器等輔助部件；控制系統，包括用于管理整個系統的電池管理系統（見圖上方）、功率變化單元等。

釩電池將不同價態的釩離子溶液作為正負極的活性物質，分別儲存在電解液儲罐中，用泵將儲存在罐中的電解液打入電堆內，使其在不同的儲液罐和半電池的閉合回路中循環流動，采用離子傳導膜作為電池隔膜，電解液平行流過電極表面并發生電化學反應，通過雙極板收集和傳導電流，實現電解液化學能與電能的轉換。

(二)釩電池的技術優勢和挑戰

釩電池是適用于電力系統的固定式大容量儲能系統。與其他儲能技術相比，釩電池具有以下主要特點:

●安全性高，電池的儲能活性物質為含有釩離子的稀硫酸水溶液，常溫常壓運行，經過長時間運行，即使正負極活性物質發生互混，也不會發生爆炸和燃燒。運行中，電解液在電堆和電解液儲罐之間循環流動，電堆產生的熱量可以有效的排出，熱管理簡單。單體電池間一致性好。全球安裝的系統迄今為止無一發生火災。

●循環壽命長，電池均一性好，可深度放電。由于電能儲存在電解液里面而非電極上，理論上可以無限次充放電。一定時間運行后的容量衰退可以在線或離線恢復。

● 生命周期的性價比高， 約占整個成本30%~50%（根據儲能時長不同）的電解液可循環使用。

●充放電特性良好，響應速度快，能量效率80%，可深度放電，另外釩離子的電化學可逆性高，電化學極化也小，適合大電流快速充放電，充放電切換只需0.02秒。

●功率和容量可獨立設計，功率和容量分別由電堆和電解液的數量決定，使得設計更加靈活，儲能容量為數百千瓦時至數百兆瓦時，輸出功率為數百千瓦至數百兆瓦，尤其適合大規模儲能。

●生命周期中環境友好，電解液可循環使用和再生利用，釩資源以及其他材料來源豐富，加工技術成熟，易于回收利用。該技術是釩資源綜合利用的重要方向。

全釩液流電池需要繼續改進和解決的問題包括:

●離子傳導膜可影響正、負極電解液釩離子相互滲透率，影響液體電池的效率和壽命，且目前商業化的離子膜價格昂貴，亟需開發具有高選擇性、高導電性、低成本的傳導膜，實現國產化、批量化生產；

● 電解液成本所占比例高， 約占總成本的30%~50%，需開發低成本電解液技術；

●受釩離子溶解度的限制，能量密度偏低，大概與鉛酸電池相當，體積較大，目前還不適用于動力電池。

●電池系統需要配置大量輔助部件，結構較為復雜，頻繁啟動停止的性能和運行可靠性有待改善。

●系統運行溫度窗口相對較窄，在一定程度上影響儲能系統效率。

• [責任編輯：Jiang Li Juan ]