近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所張華民在 Electrochemical Energy Reviews期刊發(fā)表題為“Progress and Perspectives of Flow Battery Technologies”的綜述論文，系統(tǒng)論述了液流電池技術(shù)的研發(fā)現(xiàn)狀和展望

本綜述亮點(diǎn)：1、總結(jié)了液流電池儲能技術(shù)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，包括全釩液流電池、鋅基液流電池和液流電池新體系；2、評述了全釩液流電池、鋅基液流電池和液流電池新體系目前存在的問題及改進(jìn)方法；3、論述了液流電池儲能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展，及其在產(chǎn)業(yè)化過程中面臨的挑戰(zhàn)和應(yīng)對策略；4、展望了液流電池儲能技術(shù)的未來發(fā)展方向。

前言

隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益加重，清潔可再生能源的利用越來越重要。大規(guī)模儲能技術(shù)可以解決可再生能源發(fā)電過程中存在的不連續(xù)、不穩(wěn)定的問題，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。因此，大規(guī)模儲能技術(shù)對可再生能源由輔助能源向主導(dǎo)能源的轉(zhuǎn)變至關(guān)重要。大規(guī)模儲能對電池技術(shù)的要求主要包括三個方面：1）安全性好；2）生命周期的性價比高；3）生命周期的環(huán)境負(fù)荷小。液流電池的特性決定其是大規(guī)模儲能的首選技術(shù)之一。

內(nèi)容簡介

本文首先介紹了液流電池儲能技術(shù)的基本原理和特征，總結(jié)了全釩液流電池、鋅基液流電池（包括鋅溴液流電池、鋅溴單液流電池、鋅鎳單液流電池、鋅鐵液流電池和鋅碘液流電池）和液流電池新體系（包括水系液流電池和非水系液流電池）的研究現(xiàn)狀，評述了不同液流電池體系的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用前景，重點(diǎn)總結(jié)了液流電池儲能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。本文評述了液流電池儲能技術(shù)的性能提升所面臨的挑戰(zhàn)及應(yīng)對策略，給出全釩液流電池和鋅基液流電池的技術(shù)發(fā)展路線，并評述了液流電池新體系的發(fā)展趨勢和實用化前景。

一、液流電池儲能技術(shù)的基本原理

經(jīng)典的液流電池通過正、負(fù)極電解質(zhì)溶液中活性物質(zhì)發(fā)生的可逆氧化還原反應(yīng)（即價態(tài)的可逆變化）實現(xiàn)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化。與一般固態(tài)電池不同，液流電池的正極和負(fù)極電解質(zhì)溶液儲存于電池外部的儲罐中，通過電解質(zhì)溶液循環(huán)泵和管路輸送到電池內(nèi)部進(jìn)行反應(yīng)，因此液流電池的功率與容量可獨(dú)立設(shè)計。

二、全釩液流電池儲能技術(shù)

全釩液流電池儲能技術(shù)具有能量轉(zhuǎn)換效率高、蓄電容量大、選址自由、可深度放電、使用壽命長、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是已滿足產(chǎn)業(yè)化要求的液流電池儲能技術(shù)。近幾年，大連化物所/融科儲能合作團(tuán)隊在全釩液流電池關(guān)鍵材料（包括電解質(zhì)溶液、電極材料、非氟離子傳導(dǎo)膜、碳塑復(fù)合雙極板等）的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面取得一系列重要進(jìn)展。全釩液流電池的技術(shù)展望如圖所示。與其他二次電池不同，全釩液流電池的成本中，目前電解液的成本約占50%，而電解液可循環(huán)使用。

三、鋅基液流電池

鋅具有儲量豐富、價格相對便宜、能量密度高、氧化還原反應(yīng)可逆性好等優(yōu)點(diǎn)，以金屬鋅為負(fù)極活性組分可衍生出多種液流電池體系。其中，鋅溴液流電池已經(jīng)進(jìn)入工程應(yīng)用示范和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段，鋅鎳單液流電池、鋅鐵液流電池和鋅碘液流電池目前處于實驗室基礎(chǔ)研究和工程放大階段。鋅基液流電池的技術(shù)展望如圖所示：

四、液流電池新體系

近年來，許多科研工作者對液流電池新體系進(jìn)行了探索。非水系液流電池的研究主要是追求更高的電位，水系液流電池的研究旨在降低儲能活性物質(zhì)的成本，提高電池的能量密度。雖然液流電池在新體系的研究方面有許多論文發(fā)表，但至今沒有工程應(yīng)用示范或有較好產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景的體系。

總 結(jié)

本文系統(tǒng)總結(jié)和闡述了液流電池儲能技術(shù)的研究現(xiàn)狀、面臨挑戰(zhàn)以及發(fā)展策略，重點(diǎn)評述了全釩液流電池和鋅基液流電池的應(yīng)用前景，并提出二者的技術(shù)發(fā)展路線。