中国铁合金网讯：(一)钒电池的技术原理

全钒液流电池，简称钒电池（Vanadium FlowBattery，缩写为VFB），是活性物质为循环流动液态的二次电池技术，通过钒离子的价态变化，实现化学能与电能的往复转换，从而实现电能存储与释放的一种储能技术。该技术的研发始于上世纪80年代澳大利亚新南威尔士大学，在澳大利亚、日本、美国、德国、中国等国家都有应用验证，用于风能系统蓄电、电站调峰、微电网储能等。钒电池是目前受关注也是应用比例最广的液流电池技术。

液流电池系统主要包含如下几部分：电堆单元（见图中央和右上角），电堆是由正负电极和离子传导膜叠合而成单电池的集合体；电解液单元（见图两侧），包括含有活性物质的电解液，及用于电解液盛装和循环的储罐、管路、阀、泵、传感器等辅助部件；控制系统，包括用于管理整个系统的电池管理系统（见图上方）、功率变化单元等。

钒电池将不同价态的钒离子溶液作为正负极的活性物质，分别储存在电解液储罐中，用泵将储存在罐中的电解液打入电堆内，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用离子传导膜作为电池隔膜，电解液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双极板收集和传导电流，实现电解液化学能与电能的转换。

(二)钒电池的技术优势和挑战

钒电池是适用于电力系统的固定式大容量储能系统。与其他储能技术相比，钒电池具有以下主要特点:

●安全性高，电池的储能活性物质为含有钒离子的稀硫酸水溶液，常温常压运行，经过长时间运行，即使正负极活性物质发生互混，也不会发生爆炸和燃烧。运行中，电解液在电堆和电解液储罐之间循环流动，电堆产生的热量可以有效的排出，热管理简单。单体电池间一致性好。全球安装的系统迄今为止无一发生火灾。

●循环寿命长，电池均一性好，可深度放电。由于电能储存在电解液里面而非电极上，理论上可以无限次充放电。一定时间运行后的容量衰退可以在线或离线恢复。

● 生命周期的性价比高， 约占整个成本30%~50%（根据储能时长不同）的电解液可循环使用。

●充放电特性良好，响应速度快，能量效率80%，可深度放电，另外钒离子的电化学可逆性高，电化学极化也小，适合大电流快速充放电，充放电切换只需0.02秒。

●功率和容量可独立设计，功率和容量分别由电堆和电解液的数量决定，使得设计更加灵活，储能容量为数百千瓦时至数百兆瓦时，输出功率为数百千瓦至数百兆瓦，尤其适合大规模储能。

●生命周期中环境友好，电解液可循环使用和再生利用，钒资源以及其他材料来源丰富，加工技术成熟，易于回收利用。该技术是钒资源综合利用的重要方向。

全钒液流电池需要继续改进和解决的问题包括:

●离子传导膜可影响正、负极电解液钒离子相互渗透率，影响液体电池的效率和寿命，且目前商业化的离子膜价格昂贵，亟需开发具有高选择性、高导电性、低成本的传导膜，实现国产化、批量化生产；

● 电解液成本所占比例高， 约占总成本的30%~50%，需开发低成本电解液技术；

●受钒离子溶解度的限制，能量密度偏低，大概与铅酸电池相当，体积较大，目前还不适用于动力电池。

●电池系统需要配置大量辅助部件，结构较为复杂，频繁启动停止的性能和运行可靠性有待改善。

●系统运行温度窗口相对较窄，在一定程度上影响储能系统效率。

• [责任编辑：Jiang Li Juan ]