全釩液流電池：滿足中長時儲能需求 高安全性儲能首選 2022-07-25
近日，釩電池概念股持續走高，以釩為主要資源的企業股價也多日漲停，引起行業關注。釩電池，即全釩液流電池，是當前液流電池中發展時間最長、技術最成熟、商業化程度最高的一種技術。
滿足中長時儲能需求
“全釩液流電池是大規模、大容量、長時、高安全性儲能的首選技術。”中科院大連化學物理研究所首席研究員張華民表示，“全釩液流電池的電解液為釩離子的稀硫酸水溶液，只要控制好充放電電壓，保持電池系統存放空間通風良好，就不存在著火爆炸的風險。”
根據儲能時長不同，電化學儲能技術可分別滿足不同的市場需求。大連融科技術發展有限公司總經理王曉麗表示：“如基于超級電容的飛輪儲能技術，具有短時大功率的調節能力，鋰離子電池適合1小時-4小時的儲能需求，而釩電池則更適合于中長時儲能，即4小時-12小時的儲能。”
山西國潤儲能科技有限公司技術總監吳志寬向記者介紹：“釩電池與鋰電池不同，液流電池的液體電解質儲存在外部儲罐中，而不是儲存在每個電池單元中。由于攜帶能量的電解質與發電堆在物理上是分開的，因此液流電池的能量和功率也是分開的。”
除此之外，釩電池作為儲能電池，使用壽命也極具優勢。王曉麗進一步表示，釩電池可通過化學手段低成本快速恢復容量衰減。“釩電池本身就是一種壽命超長的電池儲能裝備，在百分之百充放電循環下，釩電池充放電循環次數可以達到2萬次以上。同時，在它的整個生命周期之內，能量保持率可以達到百分之百。”
產業鏈日漸國產化
全氟質子交換膜材料是液流儲能電池最核心部件，也是最具難度的核心技術，被業內稱為全釩液流電池的“心臟”和“芯片”。此前，該技術和產品一直以來都掌握在少數外國公司手中，如今，這項技術已被國內企業掌握。
據江蘇科潤膜材料有限公司總經理楊大偉介紹，該公司自2009年起瞄準燃料電池和液流電池的方向開始做國產化質子膜，如今，其產品在國內釩電池質子交換膜市場的份額已經達到90%。
“公司生產的液流儲能電池在電化學及力學性能方面均達到或超過進口產品，同時造價僅相當于進口產品的1/3。”楊大偉表示，“目前，公司擁有120萬平米/年的質子膜產能，二期又規劃了400萬平米/年產能的質子膜生產基地，將于明年投產。”
此外，釩電池生產商也傾向于自主建設零部件生產基地，保障供應。如國潤儲能建設有成熟的全氟離子膜生產線，融科儲能則具備關鍵部件電堆的完整生產線以及全球最大釩電解液生產基地。
降本需擴大產業規模
據攀鋼釩鈦的年報顯示，2021年，全球釩產量(以V2O5計)為21萬噸左右，其中我國約占全球產量的65%。不過，釩資源雖然豐富，釩價卻居高不下。
為此，王曉麗認為，釩電池產業化規模亟待擴大。“在當前技術水平下，釩電池初始投資造價與鋰電池相比確實偏高。釩電池產業剛剛興起，雖然產業鏈基本完善，但是產業規模還沒有達到規模效應顯現的階段。不過，無論從材料、核心電堆還是系統集成的角度，釩電池仍有大量的技術提升空間，可以預期在技術上釩電池仍有一個較大的降本潛力。”
“電解液的成本約占整個儲能系統成本的70%，由于電解液可再生循環使用，不需要報廢處理，因此生命周期的價格低、經濟性好。”張華民同時表示，釩電池在電池系統報廢后除電解液可再生循環使用外，其他金屬材料、碳材料等，也可以有效利用而不污染環境。
“如果加大投入，全釩液流電池從性能、成本控制上仍有很大的發展空間，遠沒有觸到‘天花板’。在低溫或者極高溫的環境下，全釩液流電池比鋰電池及鉛酸電池更加安全與可靠，有其專屬的特定市場需求。”吳志寬說。
英國IDTechEx公司報告認為，面向儲能市場的釩液流電池到2031年前后或將在裝機容量上超過鋰離子電池。
張華民預計：“到2030年，全釩液流電池儲能系統的功率(千瓦)裝機市場份額將達到30%左右，容量 (千瓦時)裝機市場份額將會達到電化學儲能的50%左右。”
“全釩液流電池儲能系統的輸出功率由電堆的大小和數量決定，而儲能容量由電解液的體積決定。”張華民表示，正因這種特性，儲能時長越長，釩電池單位造價就越低。
來源：中國工業網