淺談釩電池在未來電力行業和電動汽車中的應用

張振

（東營市技師學院 257000)

2016年2月24日中科院大連化物所團隊，在液流電池非氟多孔離子傳導膜研究方面取得新進展，試驗將交聯網絡結構引入非氟多孔離子傳導膜孔結構中，大幅度提高了非氟多孔離子傳導膜在液流電池運行環境下的選擇性和穩定性，開發的膜材料在液流電池環境下連續運行超過6 000循環次，性能非常穩定。也就意味著我國的全釩氧化還原液流電池簡稱釩電池即將進入量產階段。試驗證明釩電池一次性充電后，續航能力可達1 000 km，充電時間只需3～5 min。

1 性能優越被譽為“完美電池”

1.1 功率大、容量高

通過增加單片電池的數量和電極面積，即可增加釩電池的功率，目前國外示范運行的釩電池的功率已達6 MW。通過改變增加電解液的體積，即可改變增加釩電池的電量；通過提高電解液的濃度，即可成倍增加釩電池的電量。

1.2 成本低、安全性高

釩電池部件多為廉價的碳材料、工程塑料，材料來源豐富。釩電池的電解質溶液為不燃燒、不爆炸的水溶液，無潛在的危險，即使將正、負極電解液混合也無危險，只是電解液溫度略有升高。可全自動封閉運行，無污染，維護簡單，運營成本低。

1.3 充電時間短、響應速度快

大電流充電時間只需3～5 min即可飽和。釩電池充滿電解液可瞬間啟動，在運行過程中充放電狀態切換只需要0.02 s，響應速度1 ms。

1.4 效率高、壽命長

釩電池的電極催化活性高，且正、負極活性物質分別存儲在不同的電解液儲槽中，避免了正、負極活性物質的短路和自放電，釩電池的充放電能量轉換效率高達75%以上，遠高于鉛酸電池。由于釩電池的正、負極活性物質只分別存在于正、負極電解液中，充放電時無其它電池常有的物相變化，可深度放電而不損傷電池，極大的延長了電池使用壽命[1]。可以反復無限次使用。釩電池是一種活性物質呈流動液態的氧化還原電池，是一種新型清潔能源存儲裝置。

2 釩電池可廣泛用于電力行業

我國正處在能源和經濟發展轉型的關鍵時期，大規模可再生能源正逐步從輔助能源變為主導能源。國務院辦公廳發布的《能源發展戰略行動計劃(2014—2020年)》，要求加強電源與電網統籌規劃，科學安排調峰、調頻、儲能配套能力，切實解決棄風、棄光問題。一些能源產生系統，如風力發電、太陽能等，由于受到氣候變化、風力大小等自然條件的影響，電能輸出具有不穩定性和間斷性地特點，進而造成機械功率大幅變化，會使發電機輸出的有功和無功產生波動，而且使電網的電能質量下降，同時造成電能浪費。釩電池具有良好的儲存功能，可以解決以上難題，釩電池的誕生將會廣泛用于電力行業[2]。

3 釩電池終將廣泛用于汽車

目前電動汽車所使用蓄電池大部分采用鋰電池，一次性充電續航里程大約在300 km以內，快速充電30 min只完成電量80%，慢充電需要6～8 h，這樣就制約了電動車的發展和使用效率。釩電池的結構與鉛酸電池相近，它還可制備兆瓦級電池組，功率時間提供電能，因此釩電池在規模儲能領域具有鋰離子電池、鎳氫電池可比擬性價比優勢，釩電池生產工藝簡單，電性能優異，與制造復雜價格昂貴燃料電池相比，無論在規模儲能還是電動汽車的動力電源方面，都更具競爭實力。日前，釩電池已經列入國家“863計劃”備選項目，中德“波恩項目”新能源汽車項目已于2011年4月份在海南島奠基，投資上百億，而釩電池就屬于重點之一。

4 結束語

總之，隨著釩電池的誕生，電力公司對邊遠地區及中型電力用戶、普通居民用戶用電儲能等方面都具有良好的應用前景。汽車未來的發展方向必然是新能源電動汽車，電動汽車所用的電池也一定具有續航里程長，安全、節能、環保等特點。釩電池作為新能源終將廣泛用于汽車領域。

[1]楊霖霖,廖文俊,蘇青,《全礬流液電池技術發展現狀》,儲能科學與技術期刊,2013-02.

[2]王文亮,劉衛,《釩電池工作特性及風電中的應用前景》,現代電力期刊,2010-03.