液流電池具有廣泛的儲(chǔ)能能力，從最小幾十千瓦到最大近100兆瓦不等。目前，中國(guó)最大的液流電池示范項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)100兆瓦/400兆瓦時(shí)。目前，液流電池有三條技術(shù)路線可以做得更好：

（1） 釩液流電池

（2） 鐵鉻液流電池

（3） 鋅溴液流電池

在這篇文章中，我將比較主要液流電池的特點(diǎn)，以及它們的優(yōu)缺點(diǎn)，并談?wù)勔毫麟姵爻Ｒ?jiàn)問(wèn)題。

 

不同儲(chǔ)能技術(shù)路線和液流電池的比較

 

表現(xiàn)

從循環(huán)次數(shù)、能量密度、功率、自放電和充放電等方面與鉛碳電池、鈉硫電池和鋰電池進(jìn)行了比較。目前，液流電池最大的優(yōu)勢(shì)是循環(huán)次數(shù)，可達(dá)到15000-20000次循環(huán)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他儲(chǔ)能技術(shù)。

然而，液流電池也有非常明顯的缺點(diǎn)，即自放電率相對(duì)較高，導(dǎo)致效率相對(duì)較低。通常，釩液流電池的效率約為70%。就能量密度而言，由于液流電池受到電解質(zhì)成分的限制，因此能量密度相對(duì)較低。對(duì)于一個(gè)擁有100 MW/400 MWh液流電池的大型儲(chǔ)能項(xiàng)目，使用相同的場(chǎng)地，如果用鋰電池代替，可以達(dá)到800-1000 MWh。

 

成本與安全

從建設(shè)成本、商業(yè)化、安全電池回收和電動(dòng)成本的角度來(lái)看，目前液流電池的千瓦時(shí)成本相對(duì)有利。電池（全壽命周期）的千瓦時(shí)成本現(xiàn)在低于0.3元/千瓦時(shí)。

就安全性而言，液流電池不會(huì)像鋰電池那樣起火爆炸。在另一個(gè)層面上，液流電池并不那么安全，尤其是使用最廣泛的全釩液流電池。它的電解質(zhì)是由五氧化二釩溶解在稀硫酸中形成的。這種電解質(zhì)有毒且具有高度腐蝕性，在操作過(guò)程中存在泄漏風(fēng)險(xiǎn)。相對(duì)較大的損壞。

 

 

商業(yè)化

在商業(yè)化層面，目前的全釩氧化還原液流電池剛剛進(jìn)入商業(yè)化門檻。鐵鉻液流和鋅溴液流還沒(méi)有達(dá)到全釩液流的商業(yè)化水平，還需要進(jìn)一步的努力。

在電池回收領(lǐng)域，全釩液流的電解液可以實(shí)現(xiàn)更好的回收，優(yōu)于其他技術(shù)路線，如鋰電池、鈉硫電池和鉛碳電池。盡管鉛碳電池的電解液不能回收，但鉛碳電池中95%以上的鉛資源可以回收，其回收性能相對(duì)較好。

 

液流電池技術(shù)參數(shù)比較

主要是電壓電平的比較。釩液流電池的電壓水平為1.26伏，鋅溴液流電池電壓水平為1.85伏，鐵鉻液流電池壓力水平為1.18伏。電壓有什么影響？

原則上，充滿電時(shí)開(kāi)路電壓水平越高，意味著電池的能量密度越高，就像普通磷酸鐵鋰電池的電壓水平可以是3.2伏，作為高壓電池的三元鋰電池可以是3.7-4.2伏一樣，三元鋰的能量密度高于鐵鋰。類似地，液流電池的開(kāi)路電壓相對(duì)較低，因此能量密度相對(duì)較低。

 

不同液流電池的比較分析

液流電池的電解質(zhì)是水溶液，其反應(yīng)位點(diǎn)與活性材料的儲(chǔ)存位點(diǎn)分離。所述煙囪為煙囪，所述儲(chǔ)液罐為儲(chǔ)液罐。安全性非常高。所有液流電池，包括釩液流電池、鐵鉻、鋅溴，都可以100%充電和放電。即使充放電深度持續(xù)達(dá)到100%，也不會(huì)對(duì)電池造成任何損壞，反而會(huì)對(duì)電池造成損壞。長(zhǎng)壽是有益的。

 

 

這對(duì)于鋰電池來(lái)說(shuō)是完全不可能實(shí)現(xiàn)的。鋰電池過(guò)度充電或過(guò)度放電會(huì)對(duì)其造成不可逆的損壞，導(dǎo)致內(nèi)部短路，甚至引發(fā)火災(zāi)和爆炸。液流電池的容量和功率可以獨(dú)立配置，這也是液流電池最吸引人的部分。對(duì)于液流電池，其電池堆的數(shù)量決定了整個(gè)系統(tǒng)的輸出功率及其電解質(zhì)劑量。確定整個(gè)液流電池組系統(tǒng)的容量。

例如，對(duì)于1MWh的項(xiàng)目，液流電池的容量可以是0.5MWh、1MWh、2MWh，當(dāng)然它可以配置為10MWh，這更靈活。另一點(diǎn)是，當(dāng)所有液流電池都在運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的電解質(zhì)可以帶走內(nèi)部熱量，這是鋰電池?zé)o法比擬的。鋰電池的散熱需要一個(gè)特殊的冷卻系統(tǒng)。換言之，對(duì)于液流電池來(lái)說(shuō)，這一塊就沒(méi)有那么必要了。

此外，液流電池的電極材料及其膜材料是有機(jī)的，類似于塑料，特別是對(duì)于鋅溴液流電池，其膜更便宜，并且是微孔材料，成本更低。最后一點(diǎn)是液流電池的模塊化程度相對(duì)較高，項(xiàng)目選址的自由度相對(duì)較大。這些是所有液流電池的共同特點(diǎn)。

 

液流電池的特點(diǎn)

所有液流電池，包括釩液流電池、鐵鉻、鋅溴，都可以100%充電和放電。液流電池的容量和功率可以獨(dú)立配置，這也是液流電池最吸引人的部分。對(duì)于液流電池，其電池堆的數(shù)量決定了整個(gè)系統(tǒng)的輸出功率，而液流電池中使用的電解質(zhì)量決定了整個(gè)液流電池系統(tǒng)的容量。

液流電池的定制相對(duì)容易，而且很容易擴(kuò)大容量。最后一點(diǎn)是液流電池的模塊化程度相對(duì)較高，項(xiàng)目選址的自由度相對(duì)較大。這些是所有液流電池的共同特點(diǎn)。在模塊化方面，每個(gè)人都是相似的，他們可以做模塊化設(shè)計(jì)，并且功率和容量相對(duì)獨(dú)立。

 

 

各種液流電池的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

 

釩液流電池

優(yōu)點(diǎn)：

● 傳熱效果好，不燃不爆，安全性高

● 單個(gè)電芯之間的一致性更好

● 深度充電和深度放電對(duì)電池性能沒(méi)有不利影響

● 長(zhǎng)壽命

缺點(diǎn)

● 釩液流電池的操作通常比鋰電池的操作更嚴(yán)格。

● 比鐵鉻液流電池更貴

● 二價(jià)釩易被氧化，導(dǎo)致系統(tǒng)容量下降

它是目前中國(guó)最大的電池技術(shù)示范項(xiàng)目，這里有中國(guó)十大釩電池公司。

 

鐵鉻液流電池

優(yōu)點(diǎn)：

● 壽命長(zhǎng)，安全性高

● 與釩液流電池相比，該材料毒性和腐蝕性較小，并且可以再生

● 鐵鉻液流電池適應(yīng)性更強(qiáng)

● 資源特別豐富，成本比較低

● 增產(chǎn)能力強(qiáng)，價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定

缺點(diǎn)

● 電解液中存在交叉污染問(wèn)題

 

鋅溴液流電池

優(yōu)點(diǎn)

● 該材料是一種微孔材料，并且成本較低。

● 高性能、低成本、大容量

● 不含貴金屬，可回收

缺點(diǎn)

● 鋅-溴液流電池的循環(huán)次數(shù)低于釩液流電池和鐵鉻液流電池

● 溴是一種揮發(fā)性溶液，具有腐蝕性和穿透性

 

 

常見(jiàn)問(wèn)題解答

 

如何比較鐵鉻液流電池和釩液流電池

鐵鉻液流電池和釩液流電池之間的比較主要取決于單電池組的功率。目前，全釩已達(dá)到200-400千瓦，而鐵鉻液流電池不足100千瓦，技術(shù)成熟度相當(dāng)差。從運(yùn)行過(guò)程中的安全性來(lái)看，鐵鉻液流電池存在負(fù)極“析氫”問(wèn)題難以解決，而全釩則沒(méi)有。總的來(lái)說(shuō)，全釩的技術(shù)優(yōu)勢(shì)更大。

與鋰電池相比，釩液流電池落后，主要表現(xiàn)在三點(diǎn)：

（1） 對(duì)于相同功率/容量規(guī)模的項(xiàng)目，全釩的初始投資是鋰電池的兩倍；

（2） 全釩的電-電效率比鋰電池低約20%；

（3） 全釩的操作和維護(hù)更復(fù)雜，對(duì)溫度更敏感，操作和維護(hù)困難。

 

中大型儲(chǔ)能方法和釩液流電池前景如何

該政策禁止使用三元鋰電池，而不是全鋰電池。事實(shí)上，這是為了支持和鼓勵(lì)磷酸鐵鋰電池參與電力系統(tǒng)應(yīng)用。由于液流電池在成本、效率和產(chǎn)業(yè)成熟度方面的不足，未來(lái)4-5年中大型儲(chǔ)能項(xiàng)目的最大增量仍將是磷酸鐵鋰電池的技術(shù)路線，而不是液流電池。

 

 

釩液流電池和鐵鉻液流電池的電池材料體系如何

釩液流電池和鐵鉻液流電池尚未形成完整的供應(yīng)體系，處于發(fā)展的早期階段。供應(yīng)商不是固定的。

 

硫基液流電池和鋅溴電池的發(fā)展前景如何

硫基液流電池目前處于實(shí)驗(yàn)室階段，離應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。鋅溴液流電池由于其效率較低（低于釩液流）和技術(shù)參數(shù)的缺點(diǎn)，幾乎已被市場(chǎng)淘汰。