中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近一年來，已有十余家液流電池生產(chǎn)商在緊鑼密鼓地推進(jìn)液流電池?cái)U(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，液流電池行業(yè)迎來了一輪兇猛的擴(kuò)產(chǎn)潮。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前簽約/在建/投運(yùn)液流電池生產(chǎn)線已超30條，涉及全釩液流電池、鐵鉻液流電池、鋅溴液流電池、鋅鐵液流電池、水系有機(jī)液流電池等多種技術(shù)路線。
圖片來源：ESPlaza長時(shí)儲(chǔ)能網(wǎng)
中科院大連化學(xué)物理研究所研究員張華民預(yù)測(cè)：到2025年，電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)容量將達(dá)到30GW，釩液流電池市場(chǎng)份額約占15%，平均儲(chǔ)能時(shí)長4h時(shí)，約為18GWh；到2030年，電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)容量將達(dá)到100GW，釩液流電池市場(chǎng)份額約占30%；平均儲(chǔ)能時(shí)長6h時(shí)，約為180GWh。
全釩液流電池是一種基于金屬釩元素的氧化還原液流電池系統(tǒng)，利用釩離子在不同氧化態(tài)下的不同化學(xué)勢(shì)能保存能量，具有使用壽命長、安全性好、零衰減、容量易擴(kuò)充等優(yōu)點(diǎn)。在釩電池中，釩電解液成本占比最高，并隨儲(chǔ)能時(shí)長的增加而增加，占比在40%~80%，成為釩電池最核心的材料。
低成本電解液如何獲得？據(jù)了解，除了通過購買上游釩礦資源、與釩礦企業(yè)或電解液生產(chǎn)企業(yè)合作等，在技術(shù)創(chuàng)新上，主要是開發(fā)第二代短流程電解液制備技術(shù)。
電解液是通過硫酸/鹽酸和五氧化二釩混合得到的高濃度的含釩溶液，再通過配方配制獲得。據(jù)張華民2022年6月發(fā)表的《全釩液流電池的技術(shù)進(jìn)展》測(cè)算，1kWh電解液需要8kg高純度的五氧化二釩。
今年以來，五氧化二釩價(jià)格持續(xù)上漲，其價(jià)格超14萬元/噸，相比去年8月低點(diǎn)上漲42.9%，上游釩資源的價(jià)格波動(dòng)直接影響釩電池的整裝成本。
據(jù)毅富能源創(chuàng)始人、總經(jīng)理張成表示，石煤釩礦制成富釩浸出液再制成五氧化二釩，但電解液并非一定要由五氧化二釩制成，從富釩浸出液就可以進(jìn)行提純、除雜、化學(xué)還原、電解的步驟，制成釩電解液，縮短產(chǎn)業(yè)流程后，釩電解液生產(chǎn)制備成本可以降低20%-30%。
電解液的體積和濃度決定了全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠儲(chǔ)存的最大能量，電解液中五氧化二釩占成本的2/3以上，理論上儲(chǔ)存1kWh的電能需要5.6kg五氧化二釩，但目前電解液的實(shí)際利用率僅能做到70%，五氧化二釩用量約為8kg，電解液利用率的提升將減少五氧化二釩用量，進(jìn)而降低投資成本。
值得注意的是。電解液融資租賃目前已得到行業(yè)租賃公司的廣泛關(guān)注，然而這一模式的推廣仍有較大阻力，主要原因是電解液中的釩元素具有較強(qiáng)的金融屬性。
不同于傳統(tǒng)電氣設(shè)備，釩礦價(jià)格具有波動(dòng)性、不確定性，殘值難以準(zhǔn)確估算，會(huì)給租賃公司帶來額外的風(fēng)險(xiǎn)。
電堆方面如何降低成本？釩電池電堆是決定釩電池功率的關(guān)鍵部分，主要由雙極板、電極、離子交換膜及其他零配件組成。
趙天壽院士表示，降低液流電池成本的技術(shù)路線是提高電堆的電流密度，電流密度的提高就可以提高功率密度，功率密度提高就可以降低電堆所需要材料的量。
馬相坤教授也在演講中提到，電堆功率的規(guī)模、電堆功率的大小帶來的影響并不大，更應(yīng)關(guān)注單位千瓦價(jià)格，電堆降成本的關(guān)鍵取決于電堆工作電流密度。
星辰新能首席科學(xué)家、中南大學(xué)教授劉素琴在接受媒體采訪時(shí)表示，幾年前業(yè)內(nèi)認(rèn)為100-120毫安/平方厘米已經(jīng)算比較高的電流密度，現(xiàn)在很多公司的大型電堆電流密度已接近200毫安/平方厘米，未來的目標(biāo)可能是400-500毫安/平方厘米或者更高。
據(jù)了解，毅富能源的高功率密度電堆產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)較大技術(shù)突破，16KW的樣機(jī)可以實(shí)現(xiàn)400mA/cm2的額定電流密度，電解液利用率達(dá)82%，遠(yuǎn)超行業(yè)70%的電解液利用率。
天府儲(chǔ)能自主研發(fā)的高功率電堆已落地量產(chǎn)，產(chǎn)品矩陣涵蓋16/32/48/64kW電堆，產(chǎn)品運(yùn)行電流密度達(dá)到300mA/cm2。
此外，產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模小也是導(dǎo)致全釩液流電池價(jià)格處于較高水平的一個(gè)重要因素。未來，隨著全釩液流電池批量化生產(chǎn)，生產(chǎn)成本也將進(jìn)一步被攤薄。
