中国钒电池工业化进展

中国工程物理研究院
从1995年率先在国内开始钒电池的研制。

先后研制成功了20W、100W、500W的钒电池样机，在钒电池的关键技术上有所突破，填补了国内空白。

成功开发了四价钒溶液制备、导电塑料成型及批量生产、中型电池组装配和调试等技术。

1998年，500w的钒电池样机用于电瓶车的驱动。现已研制出800W的产品样机。

主要参数如下： 单体数：10个 电极面积：784cm2； 单体电池厚度：13mm；

电解液浓度：1.5M VOSO4+2M H2SO4；电解液量：10L；理论容量：200Ah；

最大充电电流：80A（电流密度102mA/cm2）；

充电电压（50%充电状态）：40A充电电压为15.0V，80A充电电压为16.5V；

充电容量：40Ah；最大放电电流：80A（电流密度102mA/cm2）；

放电电压（50%放电状态）：40A放电电压为11.5V， 80A放电电压为10V；

放电容量：30Ah；充放电利用率：≥80%；电堆最大功率：≥800W。

大连化学物理研究所

研究开发的全钒液流储能电池示范系统，自2007年7月6日以来已自动无故障连续运行105天，超过2500小时。该示范系统由千瓦级电池模块、系统控制模块和LED屏幕三部分组成。利用该系统可实现利用储能电池储存夜间电能，在日间对LED屏幕进行供电的过程。电池的能量效率为87％，截止目前未见衰减。
      全钒液流储能电池是一种电能储存装置，主要由电池模块、电解质溶液和电解质储存输送体系、以及控制系统等三个部分组成。电池模块由数十至数百节单电池按照压滤机方式组装而成。正、负极电解质溶液分别储存在两个储罐中，分别由泵驱动流经电池的正极和负极，进行电化学氧化和还原反应，实现充、放电过程。每个电池模块的输出功率由电极的面积和单电池的节数决定；通过对电池模块进行串、并联实现电池系统的目标输出功率。系统的储能容量由电解质溶液的量决定。因此，电池系统的输出功率和储能容量可独立设计。与其它化学储能技术相比全钒液流储能电池在规模储能方面具有独特的优势：能量效率高；蓄电容量大，可达百兆瓦时；容量和功率相互独立，系统设计灵活；电池的可靠性高，可深度放电；系统选址自由；电池的大部分部件材料可循环使用；系统运行和维护费用低；特别是具有运行安全和环境友好的优点。由于在成本、效率和安全等方面具有突出的优点，因而是大规模储能技术的首选之一。
      我所全钒液流储能电池的研究工作得到了国家科技部“863”高技术计划、博融（大连）产业投资公司、以及大连市经委的经费支持。除上述进展外，我们还在电池储能容量衰减机理的研究，提高电池容量的稳定性，以及大功率电池模块结构的设计和优化等方面均取得进展。最近，我们研制的第三代5千瓦级电池模块的充、放电能量转换效率超过80％。

其在2006年3月29进行了十千瓦钒电池鉴定

3月29日在大连通过了由科技部组织的专家组验收和辽宁省科技厅主持的成果鉴定。
         与会专家一致认为，研制的全钒氧化还原液流储能电池的额定输出功率达到10.1千瓦，最大放电功率达23.9千瓦，系统运行稳定，能量效率80.4%。按时超额完成了项目任务书规定的考核指标，该技术达到国内领先、国际先进水平。
         据专家介绍，我国大规模利用太阳能、风能等可再生能源将进入一个新的发展时期。风能、太阳能等可再生能源发电具有不稳定和不连续的特点，需要开发和建设配套的电能储存（蓄电）装置或电站来保证发电、供电的连续性和稳定性，研究高效储能技术，实现能源多样化成为当今科学家研究的重大课题。
         针对国家需求，在上个世纪90年代末研究了铁-铬液流储能电池。2000年以来，又开始了多硫化钠/溴液流储能电池及全钒液流储能电池的研究开发，通过国家“863”后续能源领域的支持，在电极设计制备、双极板设计制备、电解质溶液分配、电池组公用管道设计、电池组装及系统设计与集成技术等方面取得重大进展，成功地开发出10千瓦级全钒液流储能电池系统 。

简评：上述这两家在钒电池研究中都取得了相应的进展，但是在工业化过程中，产品的稳定性和可靠性是其面临最重要的问题，这也是这两家迟迟没有推出正式产品的原因，当然，这也与这两家单位自身的科研性质有关。

北京普能世纪科技有限公司

  钒电池技术研究的主要趋势与任务是：针对目标应用的技术要求，进行关键技术攻关，推进产业化应用。由于V(V)离子所具有的特殊氧化性，材料技术成为钒电池发展的关键。