科普丨什么是液流电池？

液流电池是由Thaller于1974年提出的一种电化学储能技术，是一种新的蓄电池。液流电池由电堆单元、电解液、电解液存储供给单元以及管理控制单元等部分构成，是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域（环境）广、循环使用寿命长的特点，是一种新能源产品。

液流电池的组成

1.电堆单元：由多个单电池串联而成，是发生电化学反应的场所。每个单电池包括正极、负极和隔膜，正负极电解液在离子交换膜分隔下分别循环流动，通过氧化还原反应实现电能和化学能的转换。

2.电解液：活性物质储存于电解液中，正负极电解液通常为不同价态的金属离子溶液，如全钒液流电池中，正极电解液由 V(Ⅴ) 和 V(Ⅳ) 离子溶液组成，负极电解液由 V(Ⅲ) 和 V(Ⅱ) 离子溶液组成。

3.电解液存储供给单元：包括电解液储罐和泵等，储罐用于储存正负极电解液，泵则将电解液从储罐输送到电堆中进行反应，并使其在闭合回路中循环流动。

4.管理控制单元：负责监控和调节电池的运行状态，如充放电过程、电解液流量、温度等，以确保电池安全高效运行。

液流电池工作原理

液流电池技术将阴阳极电解液分别通过管路推入电堆中，通过活性元素的价态变化，在电能和化学能之间产生转换来实现充放电。与其他传统离子蓄电池不同的地方是，液流电池属于一种活性化学物质，储存在液态化电解液中的二次储能电池处理技术，不仅电池结构上存在差异，而且正、负极电解液中是储存能量的。

液流电池的分类

1、全钒液流电池

原理：利用钒离子不同价态的转换实现电能储存和释放。

特点：技术成熟度高，安全性好，循环寿命长，但成本较高。

应用：适用于大规模储能，如电网调峰、可再生能源配套储能等。

2、锌铁液流电池

原理：通过锌和铁的氧化还原反应实现充放电过程。

特点：成本低，能量密度高，安全性好，环境友好。

应用：适合大规模储能，特别是工商业储能领域。

3、铁铬液流电池

原理：依靠铁和铬离子的价态变化实现电能的储存和释放。

特点：工作温度范围广，电解液原材料丰富且价格稳定。

应用：适用于长时储能场景，如电网储能、可再生能源并网等。

4、锌溴液流电池

原理：利用锌和溴的氧化还原反应进行电能转换。

特点：能量密度较高，成本相对较低，但溴的腐蚀性较强。

应用：可用于分布式储能系统和电网调峰等领域。

5、水系有机液流电池

原理：采用具有氧化还原活性的有机分子水溶液作为电解液。

特点：反应活性高，分子设计性强，安全环保，综合能效高。

应用：适用于大规模储能，具有较大的发展潜力

液流电池的优势

1.安全性高：液流电池的电解液储存于电池堆外部容器，避免了燃烧爆炸的风险，符合储能的安全需求。

2.循环寿命长：液流电池的充放电循环次数通常大于15000次，远超锂电池的3000-6000次，使用寿命可达20年以上。

3.可扩展性强：通过增加电解液或扩大储罐尺寸，可以轻松扩容，不需要经历复杂的拆解程序。

4.环境友好：液流电池使用的材料多为可回收材料，对环境的影响较小。

5.选址灵活：液流电池系统可全自动封闭运行，选址自由度大，维护简单，操作成本低。

6.原材料丰富：液流电池的原料在国内储藏丰富、价格低廉，不依赖进口，性价比极高。