钒电池

什么是钒液流电池？

全钒液流电池是一种基于金属钒元素的氧化还原可再生燃料电池，储能系统钒电池电能已化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用质子交换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双极板收集和传导电流，从而使得存储在溶液中的化学能转换为电能。这个可逆的过程使钒电池顺利完成循环充、放电。

钒液流电池使用寿命长、转化效率高、支持过充/过放/深度放电、支持频繁充放电、维护成本低、运营成本低、系统响应快、环保、无污染、无噪音等等，但体积相对较大，通常适合大容量存储。

钒电池原理如下：

全钒液流电池是一种基于金属钒元素的氧化还原可再生燃料电池，储能系统钒电池电能已化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用质子交换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双极板收集和传导电流，从而使得存储在溶液中的化学能转换为电能。这个可逆的过程使钒电池顺利完成循环充、放电。

钒电池储能方法：

能量存储于电解液中，增加电解液储罐的体积或者提高电解液的浓度均可增加电池容量。即对于相同功率输出的钒电池，可根据需求任意调整容量。非常适合大容量储能应用；反应速度快，可在瞬间启动，在运行过程中充放电状态切换只需要0.02秒，响应速度1毫秒；输出功率由电池堆中参与反应的面积决定，可通过增加或减少单电池和不同电池组串连和并联调整满足不同功率需求，美国商业化示范运行的钒电池的功率已达6000kW。

钒电池缺点有哪些？

钒电池存在的技术问题主要有两个：

第一，钒电池正极液中的五价钒在静置或温度高于45摄氏度的情况下易析出五氧化二钒沉淀，析出的沉淀堵塞流道，包覆碳毡纤维，恶化电堆性能，直至电堆报废，而电堆在长时间运行过程中电解液温度很容易超过45摄氏度。

第二，石墨极板要被正极液刻蚀，如果用户操作得当，石墨板能使用两年，如果用户操作不当，一次充电就能让石墨板完全刻蚀，电堆只能报废。在正常使用情况下，每隔两个月就要由专业人士进行一次维护，这种高频次的维护费钱、费力。

另外，钒电池成本过高。以一个五千瓦电池为例，电解液（一立方，1.8mol/L）17万、控制系统10万、隔膜7万、板框4万、石墨板1.5万、泵0.7万、碳毡0.4万，总共40.6万，这只是主要材料成本，没计入次要材料成本和人力成本。因此，一个五千瓦钒电池的成本在四十万以上，高出相同规格铅酸电池的成本数倍。

钒电池应用有哪些？

我国正处在能源和经济发展转型的关键时期，大规模可再生能源正逐步从辅助能源变为主导能源。国务院办公厅发布的《能源发展战略行动计划（（2014-2020年）》，要求加强电源与电网统筹规划，科学安排调峰、调频、储能配套能力，切实解决弃风、弃光问题。一些能源产生系统，如风力发电、太阳能等，由于受到气候变化、风力大小等自然条件的影响，电能输出具有不稳定性和间断性地特点，进而造成机械功率大幅变化，会使发电机输出的有功和无功产生波动，而且使电网的电能质量下降，同时造成电能浪费。钒电池具有良好的储存功能，可以解决以上难题，钒电池的诞生将会广泛用于电力行业。