中國粉體網(wǎng)訊 據(jù)某市場調(diào)研公司調(diào)研，未來10年氧化液流電池技術(shù)（RFB，Redox Flow Battery）將開始占領(lǐng)鋰離子電池市場，并在2031年超過鋰離子電池儲能容量。依靠儲罐中釩、鋅-多碘化物、多硫化物溴化物或鈾電解質(zhì)溶液，RFB可以儲存來自包括陽光、風或潮汐等可再生能源，并在需要之時釋放。
目前，越來越多的國家推行綠色經(jīng)濟政策，能源情景正在發(fā)生變化，儲能在電網(wǎng)容納可變可再生能源（VRE，Variable Renewable Energy）過程中的作用非常關(guān)鍵。電力供應(yīng)需要穩(wěn)定，不能因為風和太陽的間歇性而停止，因此研究人員認為，本十年末期RFB將大規(guī)模出現(xiàn)，一旦RFB行業(yè)市場地位穩(wěn)固，將對已經(jīng)完善的鋰離子電池市場帶來極大沖擊。
（圖片來源：IDTechEx：釩電池挑戰(zhàn)鋰電池市場）
液流電池簡介
液流電池技術(shù)是一種大規(guī)模高效電化學儲能技術(shù)，一般通過液態(tài)活性物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，實現(xiàn)電能與化學能相互轉(zhuǎn)換及能量存儲。液流電池也常被稱為氧化還原液流電池。液流電池的活性物質(zhì)是具有流動性的液體電解質(zhì)溶液，可以存儲在電堆外部，通過泵輸送至電池內(nèi)進行反應(yīng)。電池內(nèi)的正、負極電解液由離子交換膜隔開，在充、放電過程中，電解液中的活性物質(zhì)離子在惰性電極表面發(fā)生價態(tài)變化，實現(xiàn)化學能與電能的轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)電能的存儲與釋放。
根據(jù)不同的活性物質(zhì)，液流電池可以分為全釩、鋅-溴、多硫化鈉-溴、鐵-鉻等多種技術(shù)路線。特別是全釩液流電池，其壽命長、規(guī)模大、安全可靠的優(yōu)勢尤為突出，成為規(guī)模儲能的首選技術(shù)，在調(diào)峰電源系統(tǒng)、大規(guī)模風光電系統(tǒng)儲能、應(yīng)急電源系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
全釩液流電池
（圖片來源：羅麗娟等：綜合能源服務(wù)用釩電池儲能）
全釩液流電池是一種二次充電電池。利用 VO2＋/VO2＋、 V2＋/V3＋兩對氧化還原電堆的釩離子溶液分別作為正極和負極的活性物質(zhì)，分別儲存在各自的電解液儲罐中。對電池進行充/放電時，電解液通過泵的作用，由外部儲液罐分別循環(huán)流經(jīng)電池的正極室和負極室，并在電極表面發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，實現(xiàn)對電池的充/放電。
全釩液流電池特點
1）配置靈活。釩電池設(shè)計靈活，功率和容量獨立設(shè)計。可根據(jù)各種應(yīng)用場所和領(lǐng)域的負載大小進行功率和容量的調(diào)節(jié)。
2）循環(huán)壽命長。循環(huán)次數(shù)≥13000次以上，使用壽命可達20年以上。
3）安全性高。系統(tǒng)在常溫下運行，無爆炸、起火等危險，備有防漏裝置，避免發(fā)生電解液泄漏。
4）深充深放。系統(tǒng)深充深放不會對電池性能造成影響，系統(tǒng)放電深度（DOD）≥90%。在快速、大電流密度下充放電，不會對電池造成損傷。
5）環(huán)境友好。電解液均為液體，能無限次循環(huán)使用，且電解液可回收利用，不會對環(huán)境造成污染；電堆材料中電極采用炭/石墨氈，雙極板大多采用石墨或碳材料，報廢后不會對環(huán)境造成污染。其他材料多為高分子材料，可回收利用。
釩電池發(fā)展方向
釩液流電池是液流電池技術(shù)的研發(fā)熱點，我國不僅掌握釩電池的關(guān)鍵技術(shù)，而且擁有豐富的釩礦資源。我國已成功開發(fā)了5 MWh /10 MWh大規(guī)模全釩液流電池儲能系統(tǒng)，并連續(xù)運行超過5年。釩液流電池將在國內(nèi)具有很好的發(fā)展和應(yīng)用前景。
國際權(quán)威咨詢機構(gòu)麥肯錫將儲能技術(shù)定位為影響未來世界發(fā)展的12項顛覆性技術(shù)之一。國際能源署（IEA）預計，到2050年全球儲能市場規(guī)模將達數(shù)萬億美元。Pike Research《2011—2021年全球各種儲能技術(shù)應(yīng)用投資預測》液流電池在未來電力儲能中將占1/3份額，其中，風能和太陽能電力在后面幾年將大幅提升。釩電池儲能系統(tǒng)隨著新能源和儲能的大規(guī)模應(yīng)用而不斷發(fā)展和進步，市場潛力和市場份額進一步的提升。
參考資料：
中華人民共和國自然資源部：IDTechEx：釩電池挑戰(zhàn)鋰電池市場
羅麗娟等：綜合能源服務(wù)用釩電池儲能2021
杜楊玲：液流電池技術(shù)專利分析2019
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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