


(1)储能容量巨大:这一特点主要由于液流电池电解质的活性物质并非被包裹在电池内部。其正负电解液存储在外部的不同储液罐中,因此可以超越传统电池容量的限制。这使得根据负荷需求,可以对储液罐容量和电解液浓度进行不同规模的设计。这使其具备了大规模接入电力系统的独特优势,适用于百千瓦到百兆瓦级的各种应用范围。
(2)充放电特性卓越:在目前以及成功实现应用的全钒液流电池中,由于钒离子在电化学反应中的高可逆性和低极化率,该电池具有出色的充放电特性。此外,该电池的充放电切换速度快,性能衰减程度小。目前,全钒液流电池的充放电切换时间仅为0.02秒,满电解液状态下的电堆启动时间可控制在2分钟以内。
(3)可调节输出功率:液流电池的输出功率可以通过增加或减少堆叠数量以及调整堆叠面积的大小来实现调节,这也使得液流电池具有高度的能量输出弹性,能够适应各种功率需求。
(4)液流电池具有高安全性和长寿命。近年来,关于锂电池爆炸的报道屡见不鲜,电池安全问题备受关注和研究。锂电池存在锂枝晶生长穿破隔膜导致电路短路的结构性损伤,这会导致温度升高。此外,锂电池的电解液是可燃的低熔点有机脂类,并且含有大量石墨负极结构,因此容易引发爆炸。相比之下,液流电池的储能介质是水溶液,更加安全可靠,没有爆炸或着火的风险。液流电池的能量分布均匀,目前全钒液流电池的循环寿命可达15000次以上,寿命可超过10年,是锂电池的3-6倍。
(5)液流电池的选址相对自由,并且受地域、环境等限制较少。与其他储能装置相比,液流电池的选址要求较低。此外,液流电池的电解液可以重复循环使用,从而有效节约矿物资源。此外,液流电池采用全自动封闭运行系统,减少了污染排放,同时运维和操作成本也相对较低。
当然,液流电池也面临一些挑战和限制,以全钒液流电池为例,我们可以看到以下问题:
(1)能量密度较低:液流电池的能量密度相对较低,因此需要占用较大的空间。然而,由于其高安全性,在百兆瓦级以上的储能装机场景下,占地面积甚至比锂电池更具优势。
(2)工作温度范围有限:全钒液流电池的最佳工作温度范围为5℃至45℃,而铁铬液流电池的最佳工作温度范围为40℃至60℃。如果超出这个范围,需要额外的设备来调节温度,增加运营成本。否则,一旦温度过高,正极溶液中的沉淀物会堵塞流道,影响电池运行,导致液流电池失效。
(3)综合成本较高:全钒液流电池的储能成本是锂电池的1至2倍,其中主要成本来自钒电解液和关键的离子交换膜,钒电解液约占总成本的40%。由于国内离子交换膜技术与国外先进技术存在差距,目前对进口膜(如杜邦Nafion)的依赖性较高,成本较高。但随着规模化应用的推进,液流电池的成本正在逐渐下降,预计在未来10年内将降至1.3元/瓦时。
以上是液流电池所面临的一些挑战和限制。
液态流动电池以其储能能量大、充放电性能优异、输出功率可调、安全性高、寿命长、选址灵活、环保友好、运维成本低等特点,在处理不稳定、不连续、不可控的新能源发电场景中,比传统的铅酸电池和新型锂电池具有更强大的长时间储能优势。目前虽然液态流动电池在工作温度和综合成本方面还存在一定局限,但随着产业化布局和相关技术的提升,它必将成为可再生长时间储能装置的最佳选择。