在全球積極推進能源轉(zhuǎn)型，全力邁向低碳可持續(xù)發(fā)展的大背景下，大規(guī)模儲能技術(shù)已成為實現(xiàn)這一目標的核心要素。液流電池技術(shù)，憑借優(yōu)勢，正逐步成為能源領(lǐng)域的焦點，為能源轉(zhuǎn)型注入強勁動力。

一、液流電池技術(shù)優(yōu)勢凸顯

      液流電池技術(shù)體系豐富多樣，包含全釩、鋅鐵、鋅溴、鐵鉻等二十余種技術(shù)路線。其中，全釩液流電池作為典型代表，以工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計備受關(guān)注。與鋰離子電池不同，釩電池主要依靠不同價態(tài)的釩離子實現(xiàn)導(dǎo)電，且其正負極兩側(cè)分別配備電解液儲罐，借助循環(huán)泵讓電解液在電池內(nèi)部參與反應(yīng)。

      從性能特性來看，液流電池具有多重顯著優(yōu)勢。首先，在循環(huán)壽命方面表現(xiàn)好，多數(shù)技術(shù)路線可輕松實現(xiàn)一萬次以上的循環(huán)充放電，部分先進技術(shù)甚至能達到兩萬次以上，整體使用壽命長達 20 年或更久。這意味著在長期使用過程中，無需頻繁更換電池，大大降低了維護成本和資源浪費。其次，液流電池自放電現(xiàn)象極其微弱，即便存放數(shù)天乃至數(shù)周，電量幾乎不會出現(xiàn)衰減，這一特性為長時儲能提供了堅實保障。再者，其響應(yīng)速度極快，能夠在瞬間完成充放電狀態(tài)的切換，響應(yīng)時間僅需 1 毫秒，這對于電力系統(tǒng)的快速調(diào)節(jié)和穩(wěn)定運行至關(guān)重要。

二、技術(shù)革新推動性能提升

      近年來，科研人員在液流電池技術(shù)革新方面不斷取得突破。以中國科學院院士趙天壽團隊為例，他們通過深入的基礎(chǔ)理論研究，在關(guān)鍵材料與器件方面進行創(chuàng)新，使液流電池性能得到大幅提升。將電流密度提高到主流水平的 3 倍以上，電解液利用率提升至 80%，并且在經(jīng)過兩萬次循環(huán)后，電池性能依然穩(wěn)定，無顯著衰減。這一系列技術(shù)突破，不僅增強了液流電池在儲能領(lǐng)域的競爭力，更為重要的是，為降低其成本奠定了堅實基礎(chǔ)。通過提高性能，使得液流電池在單位成本下能夠提供更多的儲能服務(wù)，從而在經(jīng)濟上更具可行性。

      與此同時，中國科學技術(shù)大學工程科學學院談鵬團隊在液流電池領(lǐng)域也取得了重大進展。他們設(shè)計出一種由鎵、銦以及鋅組成的液態(tài)合金電極（Ga80In10Zn10, wt.%）作為可流動態(tài)負極，搭配堿性電解質(zhì)和空氣正極，成功實現(xiàn)了超高能量密度與快速充電性能。該電池理論容量密度高達 1004.4Ahkg -1，在 10mA cm -2 的電流密度下，能保持平均容量密度 635.1Ahkg -1 的長時間穩(wěn)定放電（123 小時）。尤為突出的是，其充電速度極快，可在 5 分鐘內(nèi)完成充電，堪比傳統(tǒng)汽油加注速度。此外，該電池采用水系電解質(zhì)，極大地降低了熱失控風險，同時在 800 次循環(huán)中展現(xiàn)出高效率，充電電壓為 1.77V，相比常規(guī)空氣電極能量效率提升 22%。通過添加特定比例的鋅和銦，有效抑制了電極枝晶生長和化學副反應(yīng)，確保了電池長時間穩(wěn)定運行。

三、成本挑戰(zhàn)與應(yīng)對策略

      盡管液流電池技術(shù)前景廣闊，但目前在成本方面仍面臨一定挑戰(zhàn)。以主流的全釩液流電池為例，由于使用了成本較高的釩金屬，導(dǎo)致每千瓦時的儲電容量成本超過 2000 元，這一成本遠高于抽水蓄能等長時儲能技術(shù)，在一定程度上限制了其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，釩電解液成本在全釩液流電池成本構(gòu)成中占比約 40%。

     為應(yīng)對成本挑戰(zhàn)，業(yè)內(nèi)積極探索多種策略。一方面，通過提升電池電流密度、電解液利用率等關(guān)鍵技術(shù)指標，降低系統(tǒng)成本。例如，前文提到的趙天壽團隊和談鵬團隊的技術(shù)創(chuàng)新成果，都有助于在提高性能的同時降低成本。另一方面，加快關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化進程，減少對進口的依賴，從而降低原材料成本。此外，從政策層面來看，政府可以考慮給予液流電池等初期高成本技術(shù)財政補貼與稅收優(yōu)惠，鼓勵企業(yè)加大研發(fā)和生產(chǎn)投入。同時，通過完善電力市場、碳市場等市場機制，以及創(chuàng)新共享儲能等商業(yè)模式，加快儲能成本的回收，提高液流電池項目的經(jīng)濟效益。

      值得欣慰的是，近兩年液流電池的全生命周期成本已呈現(xiàn)出下降趨勢。高工產(chǎn)研儲能研究所（GGII）預(yù)計，到 2026 年液流電池成本有望降至 2 元 / Wh 以內(nèi)。隨著技術(shù)的不斷進步和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的逐步擴大，液流電池成本下降空間巨大，未來其經(jīng)濟性將不斷提升。

四、廣泛應(yīng)用場景與市場前景

      隨著風電、光伏等可再生能源在全球范圍內(nèi)的大規(guī)模裝機，其發(fā)電的間歇性和不穩(wěn)定性問題日益凸顯。液流電池憑借自身優(yōu)勢，在多個領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

      在電網(wǎng)調(diào)峰方面，液流電池能夠在用電低谷時儲存電能，在用電高峰時釋放電能，有效平衡電網(wǎng)供需，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。在平滑可再生能源輸出方面，可對風電、光伏等不穩(wěn)定的電能進行儲存和調(diào)節(jié)，使其輸出更加平穩(wěn)，便于并入電網(wǎng)。在分布式能源系統(tǒng)儲能中，液流電池可作為分布式發(fā)電系統(tǒng)的儲能單元，保障分布式能源的穩(wěn)定供應(yīng)。此外，在備用電源領(lǐng)域，液流電池也能發(fā)揮重要作用，為重要設(shè)施和場所提供可靠的應(yīng)急電源保障。

     從市場前景來看，隨著政策持續(xù)加碼以及項目加速落地，液流電池市場規(guī)模呈現(xiàn)出快速增長態(tài)勢。據(jù)中信證券測算，全釩液流電池到 2025 年新增規(guī)模將達到 0.53GW，2027 年將達到 1.07GW，對應(yīng)市場空間分別為 58 億元和 109 億元。眾多企業(yè)也紛紛加速在液流電池領(lǐng)域的布局。例如，今年 3 月，偉力得 100MW/400MWh 全釩液流儲能電站項目在四川省樂山市開工，總投資 14 億元；2 月，云南楚雄州永仁縣 500MW/2GWh 全釩液流儲能系統(tǒng)集成生產(chǎn)線項目、永仁縣 300MW/1200MWh 全釩液流儲能電站項目開工，總投資額約 36.27 億元；1 月，總投資 80.8 億元的周口市液流電池全產(chǎn)業(yè)鏈綜合基地項目開工，全部投產(chǎn)達效后，預(yù)計年產(chǎn)值 172.6 億元。

      在全球能源轉(zhuǎn)型的緊迫需求下，液流電池技術(shù)憑借其安全性高、循環(huán)壽命長、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢，在大規(guī)模長時儲能領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。盡管當前面臨成本挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)的持續(xù)革新、成本的逐步降低以及應(yīng)用場景的不斷拓展，液流電池有望在能源轉(zhuǎn)型進程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，成為推動全球能源結(jié)構(gòu)向綠色、可持續(xù)方向發(fā)展的重要力量。

產(chǎn)品展示

       SSC-PEFC20光電流動反應(yīng)池實現(xiàn)雙室二、三、四電極的電化學實驗，可以實現(xiàn)雙光路照射，用于半導(dǎo)體材料的氣-固-液三相界面光電催化或電催化的性能評價，可應(yīng)用在流動和循環(huán)光電催化N2、CO2還原反應(yīng)。反應(yīng)池的優(yōu)勢在于采用高純CO2為原料氣可以直接參與反應(yīng)，在催化劑表面形成氣-固-液三相界面的催化體系，并且配合整套體系可在流動相狀態(tài)下不斷為催化劑表面提供反應(yīng)原料。

      SSC-PEFC20光電流動反應(yīng)池解決了商業(yè)電催化CO2還原反應(yīng)存在的漏液、漏氣問題，采用全新的純鈦材質(zhì)池體，實現(xiàn)全新的外觀設(shè)計和更加方便的操作。既保證了實驗原理的簡單可行，又提高了CO2還原反應(yīng)的催化活性，為實現(xiàn)CO2還原的工業(yè)化提供了可行方案。

      產(chǎn)品優(yōu)勢：

    ● 半導(dǎo)體材料的電化學、光電催化反應(yīng)活性評價；

    ● 用于CO2還原光電催化、光電解水、光電降解、燃料電池等領(lǐng)域；                

    ● 微量反應(yīng)系統(tǒng)，極低的催化劑用量；

    ● 配置有耐150psi的石英光窗；

    ● 采用純鈦材質(zhì)，耐壓抗腐蝕；

    ● 導(dǎo)電電極根據(jù)需要可表面鍍金、鈀或鉑，導(dǎo)電性能佳，耐化學腐蝕；

    ● 光電催化池可與光源、GC-HF901（EPC）、電化學工作站、采樣系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)配合，搭建光電催化CO2還原系統(tǒng)，實現(xiàn)在線實時測試分析。