中國(guó)科學(xué)院院士趙天壽表示，2023年將成為液流電池產(chǎn)業(yè)邁向關(guān)鍵轉(zhuǎn)折的一年。

 

  行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，2023年3-5月，國(guó)內(nèi)在建和規(guī)劃的液流電池產(chǎn)線超過(guò)5條，技術(shù)路線包括全釩、鋅鐵、鐵鉻等，產(chǎn)能規(guī)劃合計(jì)超過(guò)6.2GW/24.8GWh，潛在年產(chǎn)值超過(guò)700億元。

 

  科技部的“十四五”儲(chǔ)能重大專(zhuān)項(xiàng)中提到，將研發(fā)“4小時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)”，并在“十四五”期間推動(dòng)大容量、中長(zhǎng)時(shí)間尺度儲(chǔ)能技術(shù)示范，包括液流電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、熔鹽儲(chǔ)熱、氫儲(chǔ)能等多種長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。

 

  液流電池共有二十多種細(xì)分技術(shù)路線，但市場(chǎng)普遍認(rèn)為，由于性能單一導(dǎo)致應(yīng)用場(chǎng)景局限，初始成本過(guò)高導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性不足，液流電池發(fā)展受到限制。秦源儲(chǔ)能董事長(zhǎng)趙云在公開(kāi)演講中表示，即便在碳酸鋰價(jià)格普遍下降的情況下，液流電池仍然具有競(jìng)爭(zhēng)力。秦源儲(chǔ)能的液流電池成本已降至1.3元/Wh，與鋰電池價(jià)格持平。

 

 

  西安秦源智科儲(chǔ)能科技有限公司自2011年成立液流儲(chǔ)能技術(shù)團(tuán)隊(duì)以來(lái)，已取得一系列科技成果，擁有九項(xiàng)授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利，并形成了鉛鹽單液流電池完整的專(zhuān)利池。

 

  2023年9月10-11日，秦源儲(chǔ)能作為重點(diǎn)支持企業(yè)參加“碳中和能源院士高峰論壇暨第三屆中國(guó)國(guó)際新型儲(chǔ)能技術(shù)及工程應(yīng)用大會(huì)”。該論壇由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院、南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院等100余家單位共同舉辦。

 

  秦源儲(chǔ)能是依托西安理工大學(xué)科研成果轉(zhuǎn)化成立的新能源公司，提供完整的儲(chǔ)能系統(tǒng)集成解決方案，包括雙極板、電解液、電堆、BMS、PCS、EMS、儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)維等相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)。

 

去除離子隔膜使成本降低

 

  液流電池的成本主要由電堆、電解液和周邊設(shè)備三部分組成，其中電堆成本約占35%，而隔膜是電堆的核心，成本約占電堆的40%。

 

  秦源儲(chǔ)能研發(fā)的綠色鉛鹽單液流電池儲(chǔ)能技術(shù)，為未來(lái)大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能提供了一個(gè)新的選擇。

 

  鉛鹽單液流電池技術(shù)是一種新型的儲(chǔ)能技術(shù)，工作原理包括正極、負(fù)極和總反應(yīng)。該技術(shù)的電解液冰點(diǎn)低至-65℃，沸點(diǎn)高達(dá)130℃，庫(kù)倫效率在22℃時(shí)高達(dá)99%，在50℃和-40℃時(shí)均高于95%。這些特性使得該技術(shù)在極端溫度下仍能保持高效穩(wěn)定的性能。

 

  秦源儲(chǔ)能的液流電池成本是如何做到與鋰電池價(jià)格持平，秦源儲(chǔ)能董事長(zhǎng)趙云表示，“降低成本的關(guān)鍵在于消除了電堆中的一層隔膜，在正極和負(fù)極之間以高分子聚合物銜接。這一改變不會(huì)影響電流效率，秦源儲(chǔ)能目前可達(dá)到81%的轉(zhuǎn)化率。”

 

  據(jù)了解，該公司主要研發(fā)生產(chǎn)綠色鉛鹽單液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)及相關(guān)的配套服務(wù)，產(chǎn)品采用單一電解液雙極性結(jié)構(gòu)不使用離子隔膜。雙極性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使其具有更高的能量密度和功率密度，同時(shí)也降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。

 

  據(jù)介紹，該技術(shù)的耐候性強(qiáng)，運(yùn)轉(zhuǎn)和停止切換容易，電堆不需要充電均衡和充電量計(jì)量值復(fù)位，在-40℃至50℃的溫度范圍內(nèi)均可正常使用，無(wú)需空調(diào)等溫度補(bǔ)償系統(tǒng)。

 

多項(xiàng)核心專(zhuān)利轉(zhuǎn)化落地

 

  2023年的6月，秦源儲(chǔ)能與位于西安北郊的一家加工制造企業(yè)達(dá)成了一項(xiàng)重要的合作協(xié)議。根據(jù)這份協(xié)議，雙方簽署了總金額為400萬(wàn)元的儲(chǔ)能電池訂單，標(biāo)志著秦源儲(chǔ)能邁入了規(guī)模化生產(chǎn)的新階段。

 

  值得關(guān)注的是，這些儲(chǔ)能電池所采用的核心技術(shù)最初源自實(shí)驗(yàn)室的研究成果，包括獨(dú)特的單一電解液雙極性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、負(fù)極枝晶抑制技術(shù)以及高效寬耐候性電解液等專(zhuān)利技術(shù)，這些技術(shù)正在逐步轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)應(yīng)用。

 

  綠色鉛鹽單液流儲(chǔ)能電池等技術(shù)的研發(fā)，是在秦源儲(chǔ)能技術(shù)負(fù)責(zé)人劉政的帶領(lǐng)下完成的。

 

  劉政，獲英國(guó)謝菲爾德大學(xué)博士學(xué)位，曾成功開(kāi)發(fā)出具導(dǎo)電功能的復(fù)合材料及高耐久性密封膠得到廣泛應(yīng)用。

 

  2011年，劉政在西安理工大學(xué)成立液流電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并與英國(guó)南安普頓大學(xué)合作，成功的研制出綠色鉛鹽單液流電池，首次解決了電池耐極寒高溫性及雙極性結(jié)構(gòu)等國(guó)際關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，獲得中國(guó)核心發(fā)明專(zhuān)利共9項(xiàng)，研制出10kW級(jí)綠色鉛鹽單液流電池，2017年通過(guò)了中電五十四研究所合格驗(yàn)收。

 

 

  劉政和團(tuán)隊(duì)致力于提高液流電池循環(huán)次數(shù)，通過(guò)自行合成配制添加劑，搭配不同化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行合成制備。經(jīng)過(guò)上百種化學(xué)物質(zhì)搭配和上千次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最終合成了一種無(wú)機(jī)非金屬添加劑，使電池單次循環(huán)壽命從低于百次提高到千次，總循環(huán)壽命可達(dá)萬(wàn)次以上。

 

  據(jù)介紹，綠色鉛鹽單液流儲(chǔ)能電池具有高安全（水基電解液無(wú)起火熱失控風(fēng)險(xiǎn)）、寬耐候（-40C°至50C°之間充放電庫(kù)侖效率達(dá)了95%以上）、長(zhǎng)壽命（10000次以上）等特點(diǎn)，可廣泛的用于發(fā)電測(cè)新能源配儲(chǔ)、電網(wǎng)側(cè)調(diào)峰調(diào)谷，工商業(yè)用戶(hù)峰谷套利及穩(wěn)定應(yīng)急電源，也可用邊防軍工、通訊機(jī)站等。

 

  秦源儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)總監(jiān)張成斌表示，即將交付的這批產(chǎn)品，可以在電價(jià)低谷時(shí)一次儲(chǔ)存4000度電，供電價(jià)高峰時(shí)使用。按照西安市目前工業(yè)用電價(jià)格，可幫助客戶(hù)每度電節(jié)約0.83元的使用成本。

 

  秦源儲(chǔ)能的綠色鉛鹽單液流電池儲(chǔ)能技術(shù)是突破性創(chuàng)新，為儲(chǔ)能市場(chǎng)帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。該技術(shù)不僅在極端溫度下保持高效穩(wěn)定的性能，還將為客戶(hù)帶來(lái)實(shí)際的經(jīng)濟(jì)效益，為解決儲(chǔ)能技術(shù)的瓶頸問(wèn)題提供了新的思路，也為推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用注入了新的動(dòng)力。