谭强教授:锌溴液流电池已成为当前电池储能方案中最具潜力的选择

谭强,长安储能研究院科学家 Xi交通大学副教授,博士生导师。主要研究方向是燃料电池、锌空气电池和水系锌离子电池。中国发明专利5项,期刊16项,主持中央企业横向合作项目、中国科学院长春应用化学研究院横向合作项目、中国工程物理研究院横向合作等多个项目。

长安储能研究院是由长安绿电科技有限公司全额拨款,与西安交通大学国家储能研究平台众多教授科学家共同建设的新能源储能研究平台,重点关注储能领域的前沿技术研究和市场洞察力,从理论上促进产业、大学、研究和应用。

近日,长安储能研究院谭强教授在一份报告中指出,随着工业的发展,石油、煤炭等能源得到了广泛的应用。一方面,这种不可再生能源逐渐枯竭。另一方面,由于这种能源在使用过程中会排放大量有毒气体,越来越多的国家开始重视能源的可再生利用和环境保护的发展,储能是解决这些问题的有效手段之一。锌溴液流电池已成为当前电池储能方案中最具潜力的选择之一。

谭强教授说:目前应用最广泛的储能方法是电化学储能,其中主要储能系统有液流电池和锂电池,主要液流电池包括铁铬液流电池、全钒液流电池、锌溴液流电池、锌镍液流电池和锌空气液流电池。

谭强教授为了让大家更直观地比较各种电池技术的优缺点,简要介绍了各种电池技术:

1.锂电池

锂电池在日常生活中得到了广泛的应用,如各种电动汽车、移动设备等。其储能原理是锂离子在电极上嵌入和分离,同样数量的电子在外部电路中定向迁移,导致电流流动。锂离子电池充电快(1C充电30min容量可达标称容量的80%以上)、循环寿命长(一般可达500~1000次以上,磷酸铁锂电池可达2000次以上),自放电小,稳定性高,吸引了大量研究人员的关注。但由于电池原材料资源稀缺,锂电池几乎是工业电池储能中最昂贵的方案。

2.全钒液流电池

由于技术相对成熟,稳定性好,储能密度高,优化后的电池系统能效可达75%~85%,充放电循环次数可达1.3万次以上。目前已成为商业化程度最高的液流电池技术。但目前由于钒电解液在应用层面存在强腐蚀性泄漏问题,需要通过进口价格较高的全氟磺酸膜和钒价格波动。导致全钒液流电池成本高的问题成为其发展的主要制约因素。

三、铁铬液流电池

铁铬液流电池是最早提出的液流电池技术。在目前的研究结果中,铁铬液流电池的循环寿命可达1万次以上,能效可达70%~75%。2018年,在巴西部署的110kW/310kWh铁铬液流电池系统的成本约为3400元/(kW·h),可以大致说明该技术的经济性。但该技术仍存在负极氢分析问题、正负极电解质交叉污染、全氟磺酸膜进口成本高、电池最佳工作稳定性高等不足。

4.锌溴液流电池

与上述储能系统相比,锌溴液流电池具有显著的成本优势。同时,理论上可以实现100%的深度放电性能,70%的能效,约6000次的循环寿命。基于成熟的液流技术,它已成为当前电池储能方案中最具潜力的选择之一。此外,锌溴液流电池设备简单,模块化设计易于实现,灵活。目前,它发展迅速,应用广泛,包括电网峰值调整、新能源汽车、可变性能源(如风能、太阳能)储能和远程应急供电。

2023年7月,陕西省政协邀请储能专家及相关政府负责人举办“加快陕西省储能产业发展座谈会”。本次研讨会提出了深化电力系统改革、支持高校和企业联合技术研究等一系列实施意见,旨在加快规划和培育储能产业。作为陕西省2023年新成立的先进储能技术联合研发中心,长安绿电除了专注于自身的科研方向外,还积极拓展了锌溴液流电池等储能边界,始终站在储能技术的前沿。这一举措对促进经济社会发展全面绿色转型具有重要意义。谭强教授说。

最后,谭强教授进一步强调,全球储能产业正迎来不可阻挡的发展浪潮。随着储能技术的不断深入发展,储能电池的关键属性,包括充放电效率、循环寿命和能源效率,将迎来更深入的研发和利用。锌溴液流电池以其卓越的高效、长寿命等特点,显然具有无与伦比的优势,其发展潜力有待深入挖掘和发展。在这种不可逆转的趋势下,锌溴液流电池的进一步探索将给储能领域带来前所未有的动力。对于长安绿电等储能企业的快速发展,将在陕西省储能技术研发和储能应用的未来发展中发挥重要作用。政府应制定相关政策,创造更有利于其储能产业发展的环境,加快我国储能产业的快速布局和增长。

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