中國儲能網(wǎng)訊：電解液，釩電池的核心材料，主要的成本構(gòu)成。在五氧化二釩價(jià)格居高不下的當(dāng)下，電解液還有哪些降本空間？有哪些企業(yè)在布局？
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釩電池的核心
全釩液流電池是一種以金屬釩離子為活性物質(zhì)的液態(tài)氧化還原可再生電池，其系統(tǒng)主要由電堆、電解液和其他部分組成。電解液是釩電池的關(guān)鍵材料，不同于鋰離子電池，釩電池電解液直接充當(dāng)電池系統(tǒng)的正負(fù)極。
釩電池的正極電解液為含有四價(jià)和五價(jià)釩離子的硫酸溶液，負(fù)極電解液為含有二價(jià)和三價(jià)釩離子的硫酸溶液。在對電池進(jìn)行充、放電時(shí)，正負(fù)極電解液在離子交換膜兩側(cè)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。
作為電能的存儲介質(zhì)，電解液的體積和濃度決定了全釩液流電池儲能系統(tǒng)能夠儲存的最大能量；此外，電解液的純度（一般需達(dá)到99.9%以上）、穩(wěn)定性、適用溫度范圍等因素也將對全釩液流電池的運(yùn)行效率和壽命造成較大影響。
因此，電解液的開發(fā)和制備能力是全釩液流電池廠商重要的核心競爭力之一。
電解液在制備過程中對雜質(zhì)、價(jià)態(tài)的控制要求較高，目前釩電解液的制備方法主要有物理法、化學(xué)還原法和電解法。
物理法制備釩電池電解液是直接將高純VOSO4溶解于硫酸中，制得釩電池電解液，但此方法的局限在于高純VOSO4價(jià)格偏高，制出的電解液濃度最高為2mol/L，電池能量密度低，限制了其規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。
化學(xué)還原法是將V2O5使用還原劑如單質(zhì)S、有機(jī)酸類、醇類、大豆油等還原成易溶于水的VOSO4，或者是混合價(jià)態(tài)的釩離子，這種制備釩電解液的方法簡單、設(shè)備要求不高、速度快、可制備高濃度的釩電解液；缺點(diǎn)是操作較復(fù)雜、合成量少、制備周期長、加入的還原劑不易除盡，難以提純得到高純度的釩電解液。
電解法原理是采用有隔膜分割的電解池。在電解池負(fù)極區(qū)加入高價(jià)釩化合物(V2O5或偏釩酸鹽)和H2SO4溶液，正極區(qū)則加入與負(fù)極區(qū)濃度相同的H2SO4溶液，高價(jià)釩化合物與負(fù)極接觸后被還原，同時(shí)還原產(chǎn)生的V(II)和V(III)也可將高價(jià)釩化合物還原而溶解。
電解法能夠持續(xù)制備大量高濃度的釩電解液、操作簡單、易于工業(yè)化生產(chǎn)，但也存在速率慢、設(shè)備要求高、耗能高、成本高等缺點(diǎn)。總的來說，化學(xué)還原法法與電解法各有優(yōu)缺點(diǎn)，要根據(jù)具體情況擇優(yōu)選擇。
電解液是釩電池最大的成本來源，其占比約40%。釩電解液降本能有效實(shí)現(xiàn)釩電池儲能系統(tǒng)降本，其降本可能性有哪些？
目前看來，釩電解液利用率有待進(jìn)一步提升。電解液的體積和濃度決定了全釩液流電池儲能系統(tǒng)能夠儲存的最大能量，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。
釩電池壽命到期后，釩電解液還可回收再利用，通過租賃電解液的方式能夠有效降低電解液成本。如果能夠促成制造-使用-回收的產(chǎn)業(yè)閉環(huán)，還可以進(jìn)一步提高電解液的殘值，釩電池全生命周期內(nèi)的成本則可大幅降低。
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哪些企業(yè)具有釩電解液產(chǎn)能？
電解液是全釩液流電池中的核心材料，直接影響能量單元的性能與成本。由于制備過程中需要考慮電解質(zhì)配比、溫度、添加劑等多種元素才可實(shí)現(xiàn)高效率生產(chǎn)高性能釩電解液，行業(yè)壁壘較高。目前國內(nèi)布局電解液的企業(yè)有大連融科、釩鈦股份、興欣釩科技、河鋼股份、川威集團(tuán)、湖南銀峰等。
大連融科、釩鈦股份
大連融科在2016年率先建成了釩電解液生產(chǎn)基地，實(shí)現(xiàn)了全釩液流電池電解液和雙極板等關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化生產(chǎn)。
2022年10月，釩鈦股份與大連融科共同投資3161萬元成立釩融儲能，第一階段計(jì)劃在攀枝花市建設(shè)產(chǎn)能2000立方米/年釩電解液產(chǎn)線，第二階段是在2023年至2024年根據(jù)釩電池儲能市場增長情況，雙方協(xié)商投資建設(shè)產(chǎn)能60000立方米/年釩電解液。
釩鈦股份近日在接受機(jī)構(gòu)調(diào)研時(shí)亦透露，釩融儲能預(yù)計(jì)2023年上半年建成投產(chǎn)，后續(xù)雙方還將根據(jù)市場情況協(xié)商建設(shè)更大規(guī)模產(chǎn)線。
四川省興欣釩科技有限公司
2023年2月9日，四川省興欣釩科技有限公司電解液項(xiàng)目開工，該項(xiàng)目將實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)釩電解液3500立方米，產(chǎn)品將運(yùn)往北京普能、偉力得等企業(yè)制成釩電池。該公司年產(chǎn)釩1.8萬噸，本項(xiàng)目所使用的原料即為提釩生產(chǎn)線的中間產(chǎn)品，項(xiàng)目滿負(fù)荷生產(chǎn)約占釩渣提釩生產(chǎn)線約3%的產(chǎn)能，原料可穩(wěn)定供應(yīng)。
河鋼股份
公開消息稱，河鋼股份擁有生產(chǎn)釩電解液用高純氧化釩、全釩液流電池電解液的技術(shù)，并已建成1000噸/年高純釩產(chǎn)線、1000噸/年釩電解液產(chǎn)線，產(chǎn)品質(zhì)量得到國內(nèi)外頂級釩電池廠家的認(rèn)證。
川威集團(tuán)
川威集團(tuán)從2011年開始研究開發(fā)釩電解液生產(chǎn)制備等技術(shù)，目前已掌握了傳統(tǒng)長流程釩電解液制取、短流程低成本釩電解液制取等系列技術(shù)，并擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。該公司年產(chǎn)2000立方米釩電池電解液產(chǎn)線于2013年建成投產(chǎn)。川威集團(tuán)有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，公司3500立方米釩電解液示范生產(chǎn)線將在今年一季度開工。
湖南銀峰新能源
該公司耕耘于全釩液流電池10余年，擁有40余項(xiàng)核心專利，包括電解液制備、高純釩冶金冶煉、核心電堆設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)等，目前已在江西宜春建成了年產(chǎn)6.6萬立方米釩液流電池電解液生產(chǎn)基地。
