新能源變革在即,儲能領域又添新“寵兒”?
1799年,意大利物理學家亞歷山德羅·伏特發明伏打電堆,標志著“電池”原型的正式誕生。在后續數百年的迭代更新中,西方國家始終緊握電池產業發展的絕對主導權。
1949年,兼備容量高、壽命長、應用范圍廣的液流電池雛形,由德國科學家Kangro首次提出。在此基礎上,1974年,美國NASA的Thaller教授系統提出第一個真正意義上的液流電池體系:鐵鉻液流電池。
從此,西方科研團隊在液流電池電極設計、電解液體系優化、催化劑篩選等領域,均開始了系統化研究,并相繼衍生出鐵鉻液流、全釩液流和鋅基液流三大技術路線,與此同時,以日本住友、三菱化學和美國UET為代表的海外企業,也紛紛開始相應的產業布局。
而我國在液流電池領域的探索,足足比西方國家晚了20年。
一、中國在液流電池領域的探索
國內對液流電池的研究,最早可追溯到20世紀90年代初北京大學建立的全釩液流儲能示范項目,而直到2000年之后,國內企業才開始液流電池的商用化探索。
不過,雖然起步較晚,國產液流電池的追趕腳步卻很快。特別是在全釩液流技術路線(VFB)上,國內企業不僅建成全球規模最大的VFB系統,其相關儲能技術更達到國際領先水平,并實現了向歐洲地區的出口。
值得注意的是,坐落于山東濰坊的濰坊液流儲能公司(Enerflow),在助力國產液流反超外企的進程中,有著相當突出的技術貢獻。
前段時間,華為高管到訪濰坊液流儲能公司(Enerflow),重點考察了Enerflow剛剛取得重大突破的鹽酸型液流電池技術項目。作為一家今年才成立的液流電池企業,Enerflow究竟靠什么技術優勢贏得華為青睞?
二、什么是液流電池
要理解Enerflow的研發價值,我們首先得知道,所謂“液流電池”,和鋰電池的區別是什么。
1、結構不同
鋰離子電池是由正負電極、電解液、膈膜、電池外殼集成的一體化部件,而液流電池則更接近“氫燃電池”構造,分為燃料供應端(電解液儲罐)和能量轉換端(電堆)兩種分立器件。
2、運行機制的差異
鋰電池主要依靠鋰離子在正負極之間的嵌入、脫嵌往返活動,來實現充放電活動,液流電池則通過流經電極的電解液所發生的氧化還原,完成化學能和電能的彼此轉換。
3、電解液形態
兩種電池最直觀的差異,還在于電解液的形態。
鋰離子電池的電解液形態比較復雜,比如傳統鋰離子電池,采用的是非水電解質,后來隨著技術工序的進步,又先后出現水系鋰離子電池,和應用固體電解質的SEI鋰電池。而液流電池電解液則統一為內含活性工作物質的水溶液。
三、Enerflow的技術突破
盡管公司成立時間較晚,但Enerflow對液流電池的攻關研發卻很早。自2000年起,Enerflow科研團隊即開始液流電池的產研一體化布局。經過十多年技術攻關,Enerflow成功解決全釩液流電池兩大難題:
首先,在電池結構設計上,Enerflow大膽摒棄對質子交換膜的依賴,通過結構的創新設計,進一步優化電解液通路,降低了電解液對電堆內部材料的沖擊腐蝕,使全釩液流電池使用壽命達到其他液流電池的2倍以上。
其次,針對困擾電池產業多年的析氫、析氯問題,Enerflow自主研發釩渣提純技術、釩粉純化技術,大幅減少電解液流通過程中的沉積現象,并有效杜絕電解液成分泄漏風險。
結構部件的分離和電解液核心構成的變化,使液流電池得以實現功率和能量的獨立設計。由此帶來的性能優勢,包括更高的能量效率(>80%)、更長的使用壽命(充放電10萬次以上)和卓越的安全表現(水溶液的抗燃性)。
相比鋰電池,液流電池更適用于新能源發電儲能領域。據相關能源機構計算,在儲能時長4到10h的規模型儲能方面,液流電池儲能方案具有明顯的比較優勢,而Enerflow在鹽酸全釩液流電池領域的創新,進一步放大了液流電池在儲能方面的應用價值。
四、結語
在實現多元化能源戰略的過程中,Enerflow的液流電池技術突破,無疑提供了一條更可靠、更靈活的新選項。
而此次華為與Enerflow的良好互動,似乎也預示著,分別在5G、液流電池領域達到領先水平的兩大企業,又將在新能源這條共同的賽道上,掀起一陣波瀾。
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