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液流电池更多地应用于大规模储能领域,尚与汽车无缘

来源:钜大LARGE    2019-03-31    点击量:168

2.4s内实现0-100km/h冲刺,最高时速达300km/h,最大里程达1000km。近日,一则关于具备超级性能的液流电池轿跑概念车的消息开始在网络上蔓延,液流电池也再次受到关注。然而记者通过调查采访发现,目前,液流电池充当动力电池,应用在汽车领域的可能性非常小。液流电池更多地应用于大规模储能领域,尚与汽车无缘。


“目前,还没有这种液流电池,短期内也很难出现。”国家发改委能源局“国家能源液流储能电池技术重点实验室”主任、中科院大连化学物理研究所储能技术研究部部长张华民表示,液流电池的能量密度比较低,大致相当于锂离子电池能量密度的1/5,它几乎不太可能实现充当动力电池的角色。


能量度低密


张华民对记者分析到,锂离子电池的活性物资被包在电芯内部,若活性物质太多则会导致电极变厚,影响传质效率,储能容量受限。相比之下,液流电池特别是全钒液流电池储能活性物质在电堆外面,适合于大规模、大容量储能之用,它不适合应用于动力电池领域,主要还是因为它的能量密度比较低,所谓的有机活性物质体系液流电池,可能容易被氧化,其稳定性尚不确定。


中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙也表示,液流电池应用在汽车上,做动力电池使用的可能性非常小。因为液流电池的比能量低,与锂电池宁夏11选5APP下载还存在很大差距。但是液流电池的安全性能较高,更多应用于大型储能领域,主要应用产品类型是全钒液流电池。


液流电池是一种新型的大型电化学储能装置,是利用正负极电解液分开,各自循环的一种高性能蓄电池,是目前的一种新能源产品。液流电池的电解液置于电堆外部,利用循环泵使电解液流经电堆,二者发生电化学反应,从而实现化学能与电能的转换以及电能的存储与释放。根据活性物质的不同,液流电池可分为全钒、锌/溴、多硫化钠/溴、铁/铬等多种类型。


目前应用状况比较好的是全钒液流电池,其正负极均使用钒材料。记者了解到,全钒液流电池的基本构造是一个可选择性传导氢离子的膜隔开的腔体(正、负极),腔体的两侧各有一个固体电极。通过腔体两侧加入的不同价态的钒离子发生化学反应产生电能,而后通过电极将电能输出到外部电路,对全钒液流电池充电时,其反应过程正好相反。


张华民同时指出,液流电池的最大弱点在于,活性物质在水溶液的溶解度有限,电池的能量密度较低,适用于大型固定储能电站。就国内而言,液流电池的具体应用领域主要是微电网,大型风电场、太阳能电站,应用于分布式发电、电网调峰等;地区分布上,主要是在可再生能源比较集中的地区,比如辽宁、青海、北京以及西部一些地区等。


储能价值高


大规模电池储能技术需要满足安全性高、生命周期的性价比高、经济性好、生命周期的环境负荷低、环境友好这些基本条件。作为液流电池应用的代表,全钒液流电池承载了液流电池产品的特点与优势。


液流电池的使用寿命比较长,安全性也比较好。其中,全钒液流电池的电解液在电池内循环并带出部分热量,这使得电池本身不会发热。相比之下,锂离子电池发热之后容易产生不可控的化学反应,比如燃烧等。


张华民表示,液流电池储能技术是大规模高效储能的首选技术之一,它具有能量转换效率高、蓄电容量大、选址自由、可深度放电、安全环保等优点。在众多液流电池中,全钒液流电池储能技术是产业化应用最多的液流电池储能技术,它拥有众多优势,比如运行安全可靠,可循环利用、生命周期内环境负荷小、环境友好,生命周期的性价比高(充放电循环次数在15000次以上,使用年数在15年到20年),具有较强的过载能力和深放电能力等。


有关报道指出,国外有些专家做到了液流电池100美元/千瓦时的成本。然而据张华民了解,这种算法仅仅是计算了液流电池使用的电解质成本,并不合理。


“未来,液流电池生命周期的成本会比其他任何类型电池便宜。”张华民认为,相比锂电池二十多年的研发历史与国家大规模研发投入,液流电池的研究大致是从2000年开始,研发资金投入也相对较小。


液流电池成本还会有大幅下降的空间。张华民介绍到:“2013年,我们售出的液流电池系统大约为7000元/千瓦时,如今的售价在3500元/千瓦时左右,今后仍会有很大下降空间。”目前的电池成本一般都未涉及回收成本,比如,锂电池无害化回收处理仍需要大量的资金投入。液流电池则不然,它的回收残值比较高,其成本占储能系统50%的钒电解液可半永久性循环利用。


目前,大规模储能日渐受到国家重视,具体的产业政策也正在推出的过程之中。虽然液流电池技术在大规模储能技术领域具有较好的应用前景,但是就现状而言,它还需要国家相关的产业政策支持,商业化运营以及盈利模式还需要通过相关的示范应用项目得以探索、完善。风能发电、光伏电池、电动汽车都是这样发展起来的。


张华民认为:“从可靠性、稳定性等技术角度考虑,目前,整个液流电池产业已经进入商业化运营阶段,接下来是通过技术进步,进一步提高其性能以及可靠性,降低成本。”


据张华民分析,在国家政策和研发资金支持下,液流电池行业的发展势头会日渐向好。目前,国内化学储能项目的总装机容量大约达到一百多兆瓦,在整个储能装机容量当中,液流电池所占比重为10%-20%。未来两三年,这个占比或许能够达到40%-50%。


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