中國儲能網(wǎng)訊：四川推出全國首個釩電池產(chǎn)業(yè)政策，釩電池儲能技術(shù)自放電小、循環(huán)壽命長、瞬時即充，有望在中大型儲能領(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)濟和信息化廳等6部門聯(lián)合印發(fā)了《促進釩電池儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的實施方案》。該方案是全國首個釩電池產(chǎn)業(yè)專項政策，標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)符號為V）電池，全稱全釩液流電池，主要利用釩離子的價態(tài)變化來實現(xiàn)電能的儲存和釋放。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態(tài)的釩離子。在充電時，正極的V4+失去電子成為V5+，負極的V3+得到電子成為V2+，放電時則相反。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，釩電池的正負極兩側(cè)各有一個電解液儲罐，通過循環(huán)泵輸送至電池內(nèi)部進行反應(yīng)。
事實上，全釩液流電池只是液流電池家族的一個代表，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)化實現(xiàn)電能的儲存和釋放。
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，可以進行深度充放電，能耐受大電流充放。與其他電化學(xué)儲能技術(shù)相比，液流電池最突出的特點有三個：首先自放電非常小，存放數(shù)天或數(shù)周后電量都不會衰減，這為長時儲能提供了可能。其次循環(huán)壽命特別長，最低可以做到一萬次，部分技術(shù)路線甚至可達到兩萬次以上，整體使用壽命可達20年或更長時間。更重要的是，釩電池能實現(xiàn)“瞬時即充”，因為電解液充滿了整個電池組，所以運行過程中僅需0.02秒就可切換充放電狀態(tài)，響應(yīng)速度僅需1毫秒。
我國對釩電池的研究起步較早，目前已進入大規(guī)模商業(yè)示范運行和市場開拓階段。20世紀80年代末，北京大學(xué)和中國地質(zhì)大學(xué)建立了全釩液流電池實驗室模型。1995年，中國工程物理研究院研制出1千瓦的釩電池電堆樣機。此后，更多研究機構(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能電站建成，并在遼寧大連并網(wǎng)發(fā)電，液流電池也從長時儲能的“后備軍”逐漸來到了臺前。
目前，鋰離子電池和抽水蓄能在儲能市場的主導(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時儲能解決方案，因此對于長時儲能，即充放電時間超過6小時的技術(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)提供場所的雙極板和離子交換膜，目前仍依賴進口，國產(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，隨著使用時長的拉升，它的全生命周期成本優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)。
在探索自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)路線方面，中國科學(xué)院院士趙天壽團隊做了大量嘗試，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)模化后釩電降本空間廣闊，釩電儲能在注重安全性的中大型儲能領(lǐng)域?qū)⒋笥锌蔀椤?
