一文读懂8种液流电池

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一文读懂 8种液流电池

液流电池的定义与原理

液流电池是一种新型蓄电池，是一种利用某些元素(通常是金属)氧化状

态下的能量差异来储存或释放能量的电化学转换装置。不同类别的液

流电池具有不同的化学成分，包括最常用的钒以及不常用的锌 -溴、多

硫化物-溴、铁-铬和铁-铁。

根据电化学反应中活性物质的不同，水系/混合液流电池又分为铁铬液

流电池、全钒液流电池、锌基液流电池、铁基液流电池等。

液流电池主要利用正负极两侧溶液中活性物质氧化还原状态的改变来

实现充放电。如下图所示，液流电池主要由电堆和两个电解液储罐构

成。电解液储存在电堆外部的储液罐中，通过泵输送至电堆内部，在

电极处进行氧化还原反应，反应后的活性物质随着电解液流回外部储

罐。在阳极和阴极之间是隔膜，可选择性地允许支持电解质透过以保

持电解质平衡。

图：液流电池示意图（来源：储能科学与技术）

01 铁铬液流电池

是最早被提出的液流电池技术，初期由美国能源部支持，由美国国家

航空航天局（NASA）科学家进行研究。

2019 年11 月，由国家电投集团科学技术研究院有限公司（国家电投

中央研究院）研发的首个 31.25 kW 铁铬液流电池电堆（“容和一号”）

成功下线。2020 年12 月，建成了 250MW/ 1.5MW•h 液流电池光储示

范项目。

铁铬液流电池在技术上仍存在一些问题，如：负极的析氢问题，降低

了电池的能量效率；正负极电解液的互串交叉污染，会降低电池容量

和效率，导致所用离子传导膜需要高选择性，而目前进口全氟磺酸膜

的成本较高；铬氧化还原性差，电池的最佳工作温度较高等。

02 全钒液流电池

是目前商业化程度最高和技术成熟度最强的液流电池技术。1978 年，

意大利 Pellegri 等人第 1次在专利中提及全钒液流电池。全钒液流电池

是目前技术成熟度最高的液流电池技术，具有能量效率高(>80%)、循

环寿命长(>20000 次循环)、功率密度高等特点，适用于大中型储能场

景。然而，对于全钒液流电池来说，钒电解液成本约占据电池成本的

60%，大大提高了初始投资门槛。

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摘要：

一文读懂8种液流电池液流电池的定义与原理液流电池是一种新型蓄电池，是一种利用某些元素(通常是金属)氧化状态下的能量差异来储存或释放能量的电化学转换装置。不同类别的液流电池具有不同的化学成分，包括最常用的钒以及不常用的锌-溴、多硫化物-溴、铁-铬和铁-铁。根据电化学反应中活性物质的不同，水系/混合液流电池又分为铁铬液流电池、全钒液流电池、锌基液流电池、铁基液流电池等。液流电池主要利用正负极两侧溶液中活性物质氧化还原状态的改变来实现充放电。如下图所示，液流电池主要由电堆和两个电解液储罐构成。电解液储存在电堆外部的储液罐中，通过泵输送至电堆内部，在电极处进行氧化还原反应，反应后的活性物质随着电解液流...

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