全钒液流电池研究进展

朱厚军 郎俊山

（中国船舶重工集团公司第七一二研究所，武汉430064）

0 引言

全钒液流电池（Vanadium Redox flow Battery，简称VRB）具备能量转换效率高、理论寿命长、功率与容量相互独立等优点，在不间断源、可再生能源蓄电、电网调峰以及军用蓄电等领域具有良好的应用前景，受到广泛关注。经过近25年的研发，技术已趋成熟，在一些国家和地区已成功得到商业化应用，本文介绍VRB的研究现状及其前景展望。

1 VRB的原理和特点

1.1 VRB的原理

VRB的活性物质为不同价态的钒离子溶液，正极为VO2+/VO2+，负极为V2+/V3+，正负电极间用离子膜交换隔开，电解液储存在两个电解液储罐中，可以根据需要增加或更换，工作时通过泵将电解液打入电池，电池充放电过程中电解液处于流动状态，其原理如图1所表示。

VRB放电时发生以下反应：

在100%充电状态下，电池开路电压约为1.6V。

图1 VRB原理图

1.2 VRB的特点

VRB具有以下优点：

（1）额定容量和额定功率容量相互独立，容量取决于电解液浓度和体积，功率取决于电堆的尺寸，用户可根据需要调整电池容量或功率，规模储能利用的正是此特点；

（2）活性物质以离子状态存在于液体中，充放电时不发生相变或形态改变，避免了常规电池体系中经常发生的活性物质脱落和短路现象，理论上活性物质寿命无限长，可进行深度充放电；

（3）正负极活性物质均为钒离子，不会发生电解液交叉污染导致电池过早失效的现象；

（4）电池工作时电解液处于流动状态，浓差极化小，可深度放电而不对电池造成损伤；

（5）钒离子的电化学可逆性高、电化学极化小、功率密度高，适合大电流快速充放电；……