“全釩液流電池技術(shù)是目前世界領(lǐng)先的儲(chǔ)能技術(shù)，具有良好的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景”“全釩液流電池關(guān)鍵技術(shù)和流程工藝的創(chuàng)新突破是影響產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵因素”，這些觀點(diǎn)是專家在近日國(guó)家科技傳播中心舉辦的重大科技成就發(fā)布會(huì)新型儲(chǔ)能專場(chǎng)上得出的普遍共識(shí)。

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液流電池是世界領(lǐng)先的儲(chǔ)能技術(shù) 

市場(chǎng)前景良好

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所劉濤研究員在發(fā)布會(huì)上介紹，液流電池是具有安全性高、使用壽命長(zhǎng)、功率容量解耦可靈活獨(dú)立設(shè)計(jì)、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)秀特性的先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)，是大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一。他著重提到，在液流電池體系中，全釩液流電池是技術(shù)成熟度最高的一種液流電池。該項(xiàng)技術(shù)利用釩離子價(jià)態(tài)的變化實(shí)現(xiàn)電能、化學(xué)能之間的相互轉(zhuǎn)化，功率和容量大、響應(yīng)速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)，釩離子電解液可以無限循環(huán)利用，對(duì)環(huán)境友好。劉濤研究員還談到，我國(guó)具有發(fā)展全釩液流電池的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。因?yàn)?，我?guó)釩資源不論是儲(chǔ)量還是產(chǎn)量均是全球第一，在資源上自主可控。

在發(fā)布會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所副所長(zhǎng)李先鋒在推介液流電池時(shí)也認(rèn)為“液流電池儲(chǔ)能技術(shù)具有安全性高、規(guī)模大、效率高、壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，在大規(guī)模儲(chǔ)能電力系中具有很好的應(yīng)用前景。尤其是其功率和能量可以獨(dú)立設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，非常適合新型長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？稍偕茉聪{和降碳減排目標(biāo)的關(guān)鍵支撐技術(shù)?！?/span>

隨著近年來技術(shù)的不斷進(jìn)步和成熟，液流電池正快速進(jìn)入全面商業(yè)化階段。中國(guó)科學(xué)院大連化物所研究團(tuán)隊(duì)面向國(guó)家的重大需求，在全釩液流電池方向上不斷推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)和裝備在發(fā)電側(cè)、輸配電側(cè)以及用戶側(cè)的工業(yè)化示范應(yīng)用。完成了包括全球首套的百兆瓦級(jí)的液流電池儲(chǔ)能示范在內(nèi)的20余項(xiàng)商業(yè)化示范系統(tǒng)，國(guó)際市場(chǎng)占有率已經(jīng)超過60%。

劉濤研究員詳細(xì)介紹說，大連化物所自從2000年左右就開始了全釩液流電池的研究。從最初的實(shí)驗(yàn)室里一個(gè)幾瓦的單電池開始，先后開發(fā)出國(guó)內(nèi)首個(gè)KW級(jí)電堆、10KW級(jí)電堆，并同步開展技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。2008年以技術(shù)入股的形式成立了大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司，并陸續(xù)開發(fā)出30KW級(jí)和70KW級(jí)電堆技術(shù)。2012年在遼寧沈陽(yáng)法庫(kù)國(guó)電龍?jiān)磁P牛石風(fēng)電場(chǎng)落地了全球首套5MW級(jí)的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。目前該系統(tǒng)仍在運(yùn)行，驗(yàn)證了全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)的長(zhǎng)壽命和可靠性。

面對(duì)良好的市場(chǎng)前景，李先鋒副所長(zhǎng)指出，要真正實(shí)現(xiàn)液流電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，成本需要進(jìn)一步降低、可靠性需要進(jìn)一步提高、應(yīng)用模式上需要進(jìn)一步得到創(chuàng)新。對(duì)此，劉濤研究員也認(rèn)為，全釩液流電池仍然面臨著初投成本相對(duì)較高、部分材料卡脖子、集成工藝比較復(fù)雜等亟待解決和優(yōu)化的問題。因此，需要對(duì)關(guān)鍵材料的設(shè)計(jì)制備技術(shù)、電堆結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及批量化集成技術(shù)、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)集成技術(shù)等持續(xù)進(jìn)行攻關(guān)和創(chuàng)新。他舉例說明到，大連化物所團(tuán)隊(duì)二十年來在這些方面一直在努力實(shí)現(xiàn)突破，推動(dòng)著全釩液流電池產(chǎn)業(yè)化不斷向前發(fā)展。

首先，高性能、低成本膜材料是全釩液流電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。大連化物所團(tuán)隊(duì)提出了“離子篩分傳導(dǎo)”概念，利用“孔徑篩分效應(yīng)”實(shí)現(xiàn)了釩離子和質(zhì)子的分離，開發(fā)出了具有超薄分離層的復(fù)合多孔離子傳導(dǎo)膜，實(shí)現(xiàn)了釩離子和質(zhì)子的高效篩分。而且，這種復(fù)合膜具有可焊接屬性，可以與電極框通過激光焊接技術(shù)制作成一體化組件，避免了密封墊的使用，可實(shí)現(xiàn)電堆的大規(guī)模高效集成。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用和批量化制備，大幅度降低了復(fù)合膜的成本，僅為全氟磺酸質(zhì)子交換膜的十分之一。

其次，研究團(tuán)隊(duì)還開發(fā)出高導(dǎo)電可焊接的碳塑復(fù)合雙極板材料以及高穩(wěn)定性寬溫區(qū)電解液材料，減小了電池極化，解決了全釩液流電池電解液的高溫析出問題，在提升了電解液濃度的同時(shí)將其穩(wěn)定溫度窗口拓寬至-20度至50度。而且，上述材料都已實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，產(chǎn)品應(yīng)用于多個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目。

最后，電堆設(shè)計(jì)集成技術(shù)的突破。大連化物所團(tuán)隊(duì)提出了短流程、超薄電池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，大幅度降低了單節(jié)電池的厚度，減小了電堆的歐姆極化；再通過流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)減小了電堆的濃差極化，提高了電堆的工作電流密度以及功率密度。并基于可焊接復(fù)合多孔膜材料和可焊接雙極板材料，實(shí)現(xiàn)了膜框、板框一體化組件的制備，開發(fā)出電堆的自動(dòng)化集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了批量化自動(dòng)化制造。

全釩液流電池發(fā)展至今已經(jīng)處于大規(guī)模商業(yè)化初期階段。大連化物所團(tuán)隊(duì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也證實(shí)了關(guān)鍵技術(shù)和工藝流程的創(chuàng)新和突破是擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模的決定因素。因此，未來要想實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化，需要繼續(xù)突破一些關(guān)鍵核心技術(shù)，不斷地實(shí)現(xiàn)技術(shù)的更新?lián)Q代和應(yīng)用模式的優(yōu)化，充分挖掘和發(fā)揮全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)在長(zhǎng)時(shí)、大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。