中國釩電池工業(yè)化進展
中國工程物理研究院
從1995年率先在國內(nèi)開始釩電池的研制。
先后研制成功了20W、100W、500W的釩電池樣機，在釩電池的關鍵技術上有所突破，填補了國內(nèi)空白。
成功開發(fā)了四價釩溶液制備、導電塑料成型及批量生產(chǎn)、中型電池組裝配和調(diào)試等技術。
1998年，500w的釩電池樣機用于電瓶車的驅(qū)動?，F(xiàn)已研制出800W的產(chǎn)品樣機。
主要參數(shù)如下： 單體數(shù)：10個 電極面積：784cm2； 單體電池厚度：13mm；
電解液濃度：1.5M VOSO4+2M H2SO4；電解液量：10L；理論容量：200Ah；
最大充電電流：80A（電流密度102mA/cm2）；
充電電壓（50%充電狀態(tài)）：40A充電電壓為15.0V，80A充電電壓為16.5V；
充電容量：40Ah；最大放電電流：80A（電流密度102mA/cm2）；
放電電壓（50%放電狀態(tài)）：40A放電電壓為11.5V， 80A放電電壓為10V；
放電容量：30Ah；充放電利用率：≥80%；電堆最大功率：≥800W。
大連化學物理研究所
研究開發(fā)的全釩液流儲能電池示范系統(tǒng)，自2007年7月6日以來已自動無故障連續(xù)運行105天，超過2500小時。該示范系統(tǒng)由千瓦級電池模塊、系統(tǒng)控制模塊和LED屏幕三部分組成。利用該系統(tǒng)可實現(xiàn)利用儲能電池儲存夜間電能，在日間對LED屏幕進行供電的過程。電池的能量效率為87％，截止目前未見衰減。
????? 全釩液流儲能電池是一種電能儲存裝置，主要由電池模塊、電解質(zhì)溶液和電解質(zhì)儲存輸送體系、以及控制系統(tǒng)等三個部分組成。電池模塊由數(shù)十至數(shù)百節(jié)單電池按照壓濾機方式組裝而成。正、負極電解質(zhì)溶液分別儲存在兩個儲罐中，分別由泵驅(qū)動流經(jīng)電池的正極和負極，進行電化學氧化和還原反應，實現(xiàn)充、放電過程。每個電池模塊的輸出功率由電極的面積和單電池的節(jié)數(shù)決定；通過對電池模塊進行串、并聯(lián)實現(xiàn)電池系統(tǒng)的目標輸出功率。系統(tǒng)的儲能容量由電解質(zhì)溶液的量決定。因此，電池系統(tǒng)的輸出功率和儲能容量可獨立設計。與其它化學儲能技術相比全釩液流儲能電池在規(guī)模儲能方面具有獨特的優(yōu)勢：能量效率高；蓄電容量大，可達百兆瓦時；容量和功率相互獨立，系統(tǒng)設計靈活；電池的可靠性高，可深度放電；系統(tǒng)選址自由；電池的大部分部件材料可循環(huán)使用；系統(tǒng)運行和維護費用低；特別是具有運行安全和環(huán)境友好的優(yōu)點。由于在成本、效率和安全等方面具有突出的優(yōu)點，因而是大規(guī)模儲能技術的首選之一。
????? 我所全釩液流儲能電池的研究工作得到了國家科技部“863”高技術計劃、博融（大連）產(chǎn)業(yè)投資公司、以及大連市經(jīng)委的經(jīng)費支持。除上述進展外，我們還在電池儲能容量衰減機理的研究，提高電池容量的穩(wěn)定性，以及大功率電池模塊結(jié)構(gòu)的設計和優(yōu)化等方面均取得進展。最近，我們研制的第三代5千瓦級電池模塊的充、放電能量轉(zhuǎn)換效率超過80％。
其在2006年3月29進行了十千瓦釩電池鑒定
3月29日在大連通過了由科技部組織的專家組驗收和遼寧省科技廳主持的成果鑒定。
???????? 與會專家一致認為，研制的全釩氧化還原液流儲能電池的額定輸出功率達到10.1千瓦，最大放電功率達23.9千瓦，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，能量效率80.4%。按時超額完成了項目任務書規(guī)定的考核指標，該技術達到國內(nèi)領先、國際先進水平。
???????? 據(jù)專家介紹，我國大規(guī)模利用太陽能、風能等可再生能源將進入一個新的發(fā)展時期。風能、太陽能等可再生能源發(fā)電具有不穩(wěn)定和不連續(xù)的特點，需要開發(fā)和建設配套的電能儲存（蓄電）裝置或電站來保證發(fā)電、供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性，研究高效儲能技術，實現(xiàn)能源多樣化成為當今科學家研究的重大課題。
???????? 針對國家需求，在上個世紀90年代末研究了鐵-鉻液流儲能電池。2000年以來，又開始了多硫化鈉/溴液流儲能電池及全釩液流儲能電池的研究開發(fā)，通過國家“863”后續(xù)能源領域的支持，在電極設計制備、雙極板設計制備、電解質(zhì)溶液分配、電池組公用管道設計、電池組裝及系統(tǒng)設計與集成技術等方面取得重大進展，成功地開發(fā)出10千瓦級全釩液流儲能電池系統(tǒng) 。
簡評：上述這兩家在釩電池研究中都取得了相應的進展，但是在工業(yè)化過程中，產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性是其面臨最重要的問題，這也是這兩家遲遲沒有推出正式產(chǎn)品的原因，當然，這也與這兩家單位自身的科研性質(zhì)有關。
北京普能世紀科技有限公司
? 釩電池技術研究的主要趨勢與任務是：針對目標應用的技術要求，進行關鍵技術攻關，推進產(chǎn)業(yè)化應用。由于V(V)離子所具有的特殊氧化性，材料技術成為釩電池發(fā)展的關鍵。
????? (1)電極材料：要求具有穩(wěn)定性、大的比表面積和電化學活性。Pt, Au, Ti上鍍氧化銥用作電極，穩(wěn)定性和活性俱佳，但成本過高。聚丙烯腈(PAN)石墨氈的技術性、經(jīng)濟性較好，是釩電池的主流電極材料。而與石墨氈電極配合的集流體，與電解液直接接觸，承載較大的電流密度，對導電性和耐腐蝕性要求較高。石墨板作集流體，機械強度低，且易發(fā)生溶脹剝層。碳/聚合物導電復合材料具有良好的機械性能和導電性，顯示了較好的應用前景，但導電性隨使用時間衰減，亟待進一步研究改進。
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????? (2)隔膜材料：Nafion系膜材料的化學穩(wěn)定性好，但價格昂貴，且水滲透性等性能不夠理想。以價格較低廉的國產(chǎn)化商品隔膜進行改性處理，是較可行的技術出路，現(xiàn)已經(jīng)開發(fā)了具有實際意義的技術。
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????? (3)電解液：由VOSO4直接溶解配制，不具經(jīng)濟意義。由V2O3氧化制備的成本亦過高。較實際可行的制備方法主要是基于V2O5的還原溶解，包括化學法和電解法?；瘜W法產(chǎn)率低，所加入的添加劑難以除去，影響電極反應。現(xiàn)行的電解法制備速度和電流效率低，難以適應產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。這兩種方法都需要進一步的實用化研究。
釩電池的研發(fā)主要分為電堆集成技術、關鍵材料研發(fā)以及電解液制備技術。普能公司經(jīng)過不斷努力，在上述三方面都已取得重大成果，占據(jù)了國際領先地位。
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????? 電堆集成方面，普能公司已設計和研制了系列化的50W～5kW釩電池樣機，樣機密封性好，加工裝配工藝簡捷。公司已申請專利：一種大功率液流電池裝置的電堆結(jié)構(gòu)，專利申請?zhí)枺?00710105754.3。
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????? 關鍵材料研發(fā)方面，普能公司研制開發(fā)了具有較大比表面和較高機械強度的電阻率小于0.1Ωcm的多孔陶瓷電極材料。普能研發(fā)團隊研制的塑料+導電物質(zhì)的雙極板材料，導電性能好，機械強度高，采用與電極框同類的材料便于密封；電導率在15 siemens以上。
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????? 釩電解液制備方面，普能公司擁有從石煤礦直接提取釩電解液的技術，并已申請國家專利：一種從石煤制備釩電池用高純度電解液的方法，專利申請?zhí)枺?00710122837.3。
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簡評：普能公司是中國第一家致力于釩電池儲能技術的企業(yè)，在旗下相對集中國內(nèi)釩電池研發(fā)的人員，對釩電池工業(yè)化在國內(nèi)的推動起了非常積極的作用，是釩電池產(chǎn)業(yè)中最具潛力的公司之一。
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清華大學
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北京科技大學
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中南大學
上述三所院校也對釩電池進行研究的報道，對于釩電池在某些領域的技術推動有積極的意義。