中国粉体网讯 据某市场调研公司调研，未来10年氧化液流电池技术（RFB，Redox Flow Battery）将开始占领锂离子电池市场，并在2031年超过锂离子电池储能容量。依靠储罐中钒、锌-多碘化物、多硫化物溴化物或铀电解质溶液，RFB可以储存来自包括阳光、风或潮汐等可再生能源，并在需要之时释放。
目前，越来越多的国家推行绿色经济政策，能源情景正在发生变化，储能在电网容纳可变可再生能源（VRE，Variable Renewable Energy）过程中的作用非常关键。电力供应需要稳定，不能因为风和太阳的间歇性而停止，因此研究人员认为，本十年末期RFB将大规模出现，一旦RFB行业市场地位稳固，将对已经完善的锂离子电池市场带来极大冲击。
（图片来源：IDTechEx：钒电池挑战锂电池市场）
液流电池简介
液流电池技术是一种大规模高效电化学储能技术，一般通过液态活性物质发生氧化还原反应，实现电能与化学能相互转换及能量存储。液流电池也常被称为氧化还原液流电池。液流电池的活性物质是具有流动性的液体电解质溶液，可以存储在电堆外部，通过泵输送至电池内进行反应。电池内的正、负极电解液由离子交换膜隔开，在充、放电过程中，电解液中的活性物质离子在惰性电极表面发生价态变化，实现化学能与电能的转换，从而实现电能的存储与释放。
根据不同的活性物质，液流电池可以分为全钒、锌-溴、多硫化钠-溴、铁-铬等多种技术路线。特别是全钒液流电池，其寿命长、规模大、安全可靠的优势尤为突出，成为规模储能的首选技术，在调峰电源系统、大规模风光电系统储能、应急电源系统等领域具有广阔的应用前景。
全钒液流电池
（图片来源：罗丽娟等：综合能源服务用钒电池储能）
全钒液流电池是一种二次充电电池。利用 VO2＋/VO2＋、 V2＋/V3＋两对氧化还原电堆的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质，分别储存在各自的电解液储罐中。对电池进行充/放电时，电解液通过泵的作用，由外部储液罐分别循环流经电池的正极室和负极室，并在电极表面发生氧化和还原反应，实现对电池的充/放电。
全钒液流电池特点
1）配置灵活。钒电池设计灵活，功率和容量独立设计。可根据各种应用场所和领域的负载大小进行功率和容量的调节。
2）循环寿命长。循环次数≥13000次以上，使用寿命可达20年以上。
3）安全性高。系统在常温下运行，无爆炸、起火等危险，备有防漏装置，避免发生电解液泄漏。
4）深充深放。系统深充深放不会对电池性能造成影响，系统放电深度（DOD）≥90%。在快速、大电流密度下充放电，不会对电池造成损伤。
5）环境友好。电解液均为液体，能无限次循环使用，且电解液可回收利用，不会对环境造成污染；电堆材料中电极采用炭/石墨毡，双极板大多采用石墨或碳材料，报废后不会对环境造成污染。其他材料多为高分子材料，可回收利用。
钒电池发展方向
钒液流电池是液流电池技术的研发热点，我国不仅掌握钒电池的关键技术，而且拥有丰富的钒矿资源。我国已成功开发了5 MWh /10 MWh大规模全钒液流电池储能系统，并连续运行超过5年。钒液流电池将在国内具有很好的发展和应用前景。
国际权威咨询机构麦肯锡将储能技术定位为影响未来世界发展的12项颠覆性技术之一。国际能源署（IEA）预计，到2050年全球储能市场规模将达数万亿美元。Pike Research《2011—2021年全球各种储能技术应用投资预测》液流电池在未来电力储能中将占1/3份额，其中，风能和太阳能电力在后面几年将大幅提升。钒电池储能系统随着新能源和储能的大规模应用而不断发展和进步，市场潜力和市场份额进一步的提升。
参考资料：
中华人民共和国自然资源部：IDTechEx：钒电池挑战锂电池市场
罗丽娟等：综合能源服务用钒电池储能2021
杜杨玲：液流电池技术专利分析2019
（中国粉体网编辑整理/青黎）
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