中國液流電池技術：為世界“充電”——記技術發(fā)明一等獎新一代全釩液流電池儲能技術及產業(yè)化應用
* 來源 : 中化新網 * 發(fā)表時間 : 2023-3-3 8:00:00 * 瀏覽 : 1031
電池儲能技術使人類能夠將電能像糧食一樣儲存起來并在生產、生活中隨取隨用。構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，實現(xiàn)“雙碳”目標，離不開先進儲能技術的支撐。由中國科學院大連化學物理研究所等開發(fā)的新一代全釩液流電池儲能技術及產業(yè)化應用項目，在科學技術和產業(yè)化領域取得重大突破，實現(xiàn)了對發(fā)達國家的技術輸出。該項目由此榮獲2022年度中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會科學技術獎技術發(fā)明一等獎。
能源需求呼喚技術突破
據中國科學院大連化學物理研究所副所長李先鋒介紹，目前電池儲能主要包括鋰離子電池、液流電池、鈉離子電池、鉛酸電池等?！案鞣N電池均有優(yōu)缺點，適合不同的應用場景?！崩钕蠕h說，其中全釩液流電池可實現(xiàn)長時儲能、大規(guī)模儲能，具有壽命長(15~20年)、安全性好、環(huán)境友好、響應速度快等優(yōu)點。
據了解，全釩液流電池在許多領域有著良好的應用前景。全釩液流電池由于自身的獨特結構，充電接受能力強，適應快速大電流充電及大電流深度放電，比功率大，比能量高，從而實現(xiàn)“瞬間充電”，可作為電動汽車電源使用。在電網調峰領域，釩電池儲能電站不受地理條件限制，選址自由，占地少，維護成本低。在風力發(fā)電、光伏發(fā)電領域，全釩液流電池具有壽命長、效率高等優(yōu)勢，可有效構建動態(tài)能源儲存系統(tǒng)。在海島或偏遠地區(qū)，使用全釩液流電池并配以太陽能、風能等發(fā)電裝置，即可實現(xiàn)穩(wěn)定電力供應，而無需建設造價高昂的常規(guī)電站或架設輸電線路。全釩液流電池還可為郵電通訊、鐵路發(fā)送信號、無線電傳播站等提供供電系統(tǒng)。
“然而，傳統(tǒng)全釩液流電池能量密度較低、成本相對較高、可靠性有待進一步提高。”李先鋒表示，實現(xiàn)新一代全釩液流電池技術產業(yè)化，成為當前能源領域的重大課題。
創(chuàng)新開發(fā)實現(xiàn)成果落地
中科院大連化物所項目團隊向全釩液電池儲能技術發(fā)起了“沖鋒”。項目開發(fā)之初，一系列技術難題橫亙眼前：離子傳導膜的傳輸機理、電極材料的催化機制、電解液的高低溫穩(wěn)定性機理;適用于高功率密度電堆的高離子傳導性多孔離子傳導膜、寬溫區(qū)電解液、高導電性雙極板等關鍵材料設計制備技術;還有與上述關鍵材料相適配的電堆和系統(tǒng)設計集成和智能控制技術……
項目團隊堅持“產、學、研、用”相結合的創(chuàng)新開發(fā)機制，對全釩液流電池關鍵材料、核心部件電堆及系統(tǒng)集成等方面開展技術攻關，取得了一系列技術發(fā)明和創(chuàng)新成果，解決了新一代全釩液流電池儲能技術產業(yè)化過程中存在的多個關鍵科學與技術問題，成功開發(fā)出新一代全釩液流電池關鍵核心技術。
據李先鋒介紹，新一代全釩液流電池采用自主研發(fā)的可焊接多孔離子傳導膜、可焊接雙極板，并由其集成可焊接電堆。項目團隊打破了傳統(tǒng)電堆的裝配模式，大幅提高了電堆的可靠性及裝配自動化程度。與傳統(tǒng)技術相比，新一代全釩液流電池電堆成本大幅度降低，可靠性大幅度提高。相關技術成果達到國內領先、國際先進水平。
技術推廣結出產業(yè)碩果
實現(xiàn)產業(yè)化推廣的技術才有生命力。在技術取得突破的同時，項目團隊在積極推動成果產業(yè)化，成功與國內開封時代新能源科技有限公司簽署非排他技術許可，投資30億元完成第一期300兆瓦時/年生產線建設，并集成出首套兆瓦級新一代全釩液流電池儲能系統(tǒng)。項目團隊還與比利時科爾德集團控股EcoSourcen公司簽訂了用戶側液流電池技術許可協(xié)議，在歐洲推廣應用，首次實現(xiàn)新一代液流電池技術向發(fā)達國家輸出。中國液流電池技術，正為世界“充電”。
近5年來，依托他們的技術，國內外實施了包括全球最大100兆瓦時/400兆瓦時全釩液流電池儲能調峰電站在內的20余項商業(yè)化應用示范項目，累計裝機容量超過550兆瓦時，新增銷售額超34億元，取得了顯著的經濟社會效益，推動了液流電池產業(yè)化發(fā)展。
“這些技術成果的落地，帶動了儲能產業(yè)上下游行業(yè)發(fā)展，形成了良好的儲能集群效應?！崩钕蠕h說。
2015年至今，項目團隊共申報國家發(fā)明專利300余件，授權120余件，技術覆蓋液流電池關鍵材料、核心部件和系統(tǒng)等各方面，形成了完善的自主知識產權體系。同時，項目團隊牽頭制訂并發(fā)布了首項液流電池國際標準，先后制訂液流電池標準22項。近5年來，他們牽頭制訂首批液流電池國際標準1項、國家標準3項、行業(yè)標準13項，提高了中國在液流電池技術領域的國際話語權和影響力，并為國內外液流電池產業(yè)化起到了引導規(guī)范作用。
從2000年做出第一塊單電池至今，大連化物所全釩液流電池儲能技術已走過23年發(fā)展之路。在項目團隊的努力下，懷著用中國液流電池技術為全世界“充電”的夢想，這條路正越走越寬。（中國化工報 楊藝）