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全釩液流電池儲能專題研究：海闊天空，不同“釩”響
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發(fā)布時間：
2024-03-13 17:48
液流電池是一種具備較大潛力的電化學儲能技術。液流電池概念最早由日本科學家 Ashimura 和 Miyake 于 1971 年提出，1974 年 NASA 科學家 L. H. Thaller 以 FeCl2 和 CrCl3 作為正 負極活性物質構建了全球第一款具有實際意義的液流電池模型
1.全釩液流電池：潛力巨大的長時儲能形式
1.1.全釩液流電池是目前技術成熟度最高的液流電池技術
液流電池是一種具備較大潛力的電化學儲能技術。液流電池概念最早由日本科學家 Ashimura 和 Miyake 于 1971 年提出，1974 年 NASA 科學家 L. H. Thaller 以 FeCl2 和 CrCl3 作為正 負極活性物質構建了全球第一款具有實際意義的液流電池模型。與一般的固態(tài)電池不同，液 流電池的正極和負極以電解質溶液的形式儲存于電池外部的儲罐中，通過正、負極電解質溶 液活性物質發(fā)生可逆的氧化還原反應來實現(xiàn)電能和化學能的相互轉化。液流電池能量密度相 對較低，但在使用壽命、充放電深度、系統(tǒng)容量等方面具有較大優(yōu)勢，因此在大規(guī)模儲能領 域正得到越來越多的關注。
全釩液流電池是目前技術最為成熟、產業(yè)化程度最高的液流電池技術。根據電極活性物質的 不同，液流電池可分為多種技術路線，其中已有商業(yè)化應用的代表體系包括全釩、鐵鉻、鋅 溴等。從技術成熟度的角度出發(fā)，目前全釩液流電池處于領先位臵，其最早由澳大利亞新南 威爾士大學的Skyllas-Kazacos教授及其團隊于1985年開創(chuàng)，日本住友電工、加拿大VRB、 國內大連化物所等機構從20世紀90年代起相繼開始進行產業(yè)化的研究，目前國內外均有幾 十至百MWh級別商業(yè)化項目投運。相較而言，鐵鉻液流電池存在析氫反應和鉻離子電化學 反應活性不足等問題，鋅溴電池的單體容量則相對有限，目前基本處于工程化示范階段。
1.2.全釩液流電池具備安全、長壽、靈活等多方面優(yōu)勢
1.2.1.安全性
相較于鋰離子電池，全釩液流電池具有更好的安全性。對于鋰離子電池而言，一旦電池內部 出現(xiàn)短路或工作溫度過高，電解液就極易發(fā)生分解、氣化，進而引發(fā)電池燃燒或爆炸，造成 極大的安全隱患。而全釩液流電池的電解液為釩離子的酸性水溶液，在常溫常壓下運行，不 存在熱失控風險，具有本征安全性。根據實證結果，在理論 100% SOC 下，即便將正負極 電解液直接互混，溫度由 32℃升至 70℃，全釩液流電池系統(tǒng)不會產生燃燒、起火等風險。 因此，對于人員密集、規(guī)模比較大、安全性要求較高的儲能場景，全釩液流電池是一種更為 安全可靠的技術。
全釩液流電池更高的安全性使其可以采取更為緊密的排布方式，從而在項目層面減少土地的 占用。相較于鋰離子電池，全釩液流電池在單體能量密度上存在較大差距，例如大連融科 20 尺儲能集裝箱產品 TPower 的儲能容量為 0.5MWh，而當前主流鋰電池儲能集成商的 20 尺 集裝箱系統(tǒng)儲存容量一般超過 3MWh。但是對于大型儲能項目，鋰離子電池儲能系統(tǒng)需要滿 足更為嚴格的消防及安全標準，因此在集裝箱的排布上必須留出更大的安全距離。
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