中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：四川推出全國(guó)首個(gè)釩電池產(chǎn)業(yè)政策，釩電池儲(chǔ)能技術(shù)自放電小、循環(huán)壽命長(zhǎng)、瞬時(shí)即充，有望在中大型儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，但仍面臨技術(shù)和成本挑戰(zhàn)。
近日，四川省經(jīng)濟(jì)和信息化廳等6部門聯(lián)合印發(fā)了《促進(jìn)釩電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施方案》。該方案是全國(guó)首個(gè)釩電池產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)政策，標(biāo)志著四川從釩資源大省向釩電池大省邁出了重要一步。
釩（化學(xué)符號(hào)為V）電池，全稱全釩液流電池，主要利用釩離子的價(jià)態(tài)變化來實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存和釋放。從工作原理上看，釩電池相比鋰離子電池的最大不同在于導(dǎo)電離子主要為不同價(jià)態(tài)的釩離子。在充電時(shí)，正極的V4+失去電子成為V5+，負(fù)極的V3+得到電子成為V2+，放電時(shí)則相反。從結(jié)構(gòu)上看，與鋰電池的電解液集成在電池內(nèi)部不同，釩電池的正負(fù)極兩側(cè)各有一個(gè)電解液儲(chǔ)罐，通過循環(huán)泵輸送至電池內(nèi)部進(jìn)行反應(yīng)。
事實(shí)上，全釩液流電池只是液流電池家族的一個(gè)代表，從產(chǎn)品分類看，液流電池按照電解液體系的不同可分為全釩、鋅鐵、鋅溴、鐵鉻等20多種技術(shù)路線，其核心都是通過不同電解液離子相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存和釋放。
相比磷酸鐵鋰等新型電池，液流電池電極反應(yīng)過程無相變發(fā)生，可以進(jìn)行深度充放電，能耐受大電流充放。與其他電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)相比，液流電池最突出的特點(diǎn)有三個(gè)：首先自放電非常小，存放數(shù)天或數(shù)周后電量都不會(huì)衰減，這為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能提供了可能。其次循環(huán)壽命特別長(zhǎng)，最低可以做到一萬次，部分技術(shù)路線甚至可達(dá)到兩萬次以上，整體使用壽命可達(dá)20年或更長(zhǎng)時(shí)間。更重要的是，釩電池能實(shí)現(xiàn)“瞬時(shí)即充”，因?yàn)殡娊庖撼錆M了整個(gè)電池組，所以運(yùn)行過程中僅需0.02秒就可切換充放電狀態(tài)，響應(yīng)速度僅需1毫秒。
我國(guó)對(duì)釩電池的研究起步較早，目前已進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)示范運(yùn)行和市場(chǎng)開拓階段。20世紀(jì)80年代末，北京大學(xué)和中國(guó)地質(zhì)大學(xué)建立了全釩液流電池實(shí)驗(yàn)室模型。1995年，中國(guó)工程物理研究院研制出1千瓦的釩電池電堆樣機(jī)。此后，更多研究機(jī)構(gòu)開始從事釩電池的研發(fā)和商業(yè)化推廣工作。2022
年10月31日，全球最大的全釩液流電池儲(chǔ)能電站建成，并在遼寧大連并網(wǎng)發(fā)電，液流電池也從長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的“后備軍”逐漸來到了臺(tái)前。
目前，鋰離子電池和抽水蓄能在儲(chǔ)能市場(chǎng)的主導(dǎo)地位明顯。但隨著清潔能源規(guī)模不斷發(fā)展，一套理想的低碳電力系統(tǒng)還需要一套多樣化的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能解決方案，因此對(duì)于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，即充放電時(shí)間超過6小時(shí)的技術(shù)越來越受到重視。
盡管全釩液流電池被寄予厚望，但仍有兩個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)亟待解決：一是技術(shù)難、能量密度低。液流電池中的一些重要部件，如為化學(xué)反應(yīng)提供場(chǎng)所的雙極板和離子交換膜，目前仍依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化難度較大。由于攜帶較大尺寸的電解液罐，液流電池系統(tǒng)能量密度僅有鋰離子電池儲(chǔ)能的1/10。二是液流電池初建投資成本高，通常是鋰電池的兩到三倍，其中反應(yīng)電堆和電解液占比超七成。但是，隨著使用時(shí)長(zhǎng)的拉升，它的全生命周期成本優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)。
在探索自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)路線方面，中國(guó)科學(xué)院院士趙天壽團(tuán)隊(duì)做了大量嘗試，通過基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵材料與器件創(chuàng)新，大幅提高了液流電池性能，電流密度提高到主流水平的3倍以上，電解液利用率提高到80%，并可以在循環(huán)兩萬次后不出現(xiàn)顯著衰減。新型液流電池性能的提升有望降低液流電池儲(chǔ)能電站初投資成本25%以上，使液流電池的生命周期成本降低到可以商業(yè)化推廣的水平。
隨著技術(shù)突破，電堆等成本將不斷下降，電解液幾乎可完全回收利用，規(guī)?；筲C電降本空間廣闊，釩電儲(chǔ)能在注重安全性的中大型儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)⒋笥锌蔀椤?
