全釩液流電池技術分析_廈門控匠自動化科技有限公司

因氣候變暖，開始向低碳化轉型。儲能作為低碳過程中不可或缺的一環，近兩年來發展飛速。目前主要的儲能電池是鋰離子電池，但由於鋰電池原材料價格逐漸離譜，資本將目光轉向了性質優良的液流電池。

釩電池發展歷程

液流電池有非常豐富的發展歷程，早是美國NASA在1973年開始研究，當時的研究體係主要是Fe(3+)/Cr(2+)電對;

1976年，研究學者發現釩可以作為液流電池的活性物質;1958年，學者們在理論上證明了釩電池的可行性，次年，全釩離子氧化還原液流電池正式問世，並獲得專利。

隨著研究學者的不斷深入研究，有關釩電池電極、電解液、隔膜等的文章層出不窮。釩電池優勢及缺點逐漸被人們所認知。

釩電池相較於其他儲能電池有以下優點。首先是電池容量與輸出功率相對獨立，電池容量只取決於電解液濃度與電解液的多少，輸出功率則取決於電堆的大小;其次釩電池充放電只有釩離子價態的變換，可實現深度放電;同時只有一種離子發生反應，無其他幹擾，理論壽命是的;當釩電池係統關閉時，電池無自放電現象，響應速度快，可實現瞬間充電，且無隱患;後是電池的回收處理相較於其他電池更簡單方便，對環境無危害。

缺點也很明顯，釩電池目前能量密度低，僅能達到40Wh/kg，與一線鋰離子電池相差十倍不止;釩電池成本相較於鐵鋅等其他液流電池來說要高很多，且佔地面積大，工作溫度區間狹窄，限制了釩電池的應用領域。

釩電池原理及材料

釩電池主要由電解液、電極、選擇性質子交換膜、雙極板和集流體組成。

其中又以電解液所佔成本比例高，能達到50%。正負極電解液的主要成分是不同價態的釩離子硫酸溶液，在工業領域，電解液關鍵的原料為五氧化二釩，而五氧化二釩的來源，目前國內主流是從釩鈦磁鐵礦煉鋼過程中產生的釩渣中提取五氧化二釩。

目前釩電解液制備方法主要有三種：物理溶解法、化學還原法、電解法。

其中物理溶解法是採取硫酸直接溶解高濃度的硫酸氧釩固體值得;

化學還原法則是採用單質硫、亞硫酸等還原劑在條件下將五價釩還原成四價或三價釩;

電解法是目前主流的制備方法，以五氧化二釩為原料，在硫酸中制得，運行溫度一般為零下5℃至50℃。

此外，在電解液中加入一些添加劑也會影響電解液性能。如加入甲磺酸、甘油、正丙醇等添加劑均可提升電解液能量效率或能量密度。

在電極領域，釩電池電極主要有碳素類電極、金屬類電極與復合電極。其中碳素電有穩定性強、耐腐蝕、導電性好、成本低等特點，但電化學活性差，有待進一步改進。