淺談釩電池在未來(lái)電力行業(yè)和電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用

張振

（東營(yíng)市技師學(xué)院 257000)

2016年2月24日中科院大連化物所團(tuán)隊(duì)，在液流電池非氟多孔離子傳導(dǎo)膜研究方面取得新進(jìn)展，試驗(yàn)將交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)引入非氟多孔離子傳導(dǎo)膜孔結(jié)構(gòu)中，大幅度提高了非氟多孔離子傳導(dǎo)膜在液流電池運(yùn)行環(huán)境下的選擇性和穩(wěn)定性，開(kāi)發(fā)的膜材料在液流電池環(huán)境下連續(xù)運(yùn)行超過(guò)6 000循環(huán)次，性能非常穩(wěn)定。也就意味著我國(guó)的全釩氧化還原液流電池簡(jiǎn)稱(chēng)釩電池即將進(jìn)入量產(chǎn)階段。試驗(yàn)證明釩電池一次性充電后，續(xù)航能力可達(dá)1 000 km，充電時(shí)間只需3～5 min。

1 性能優(yōu)越被譽(yù)為“完美電池”

1.1 功率大、容量高

通過(guò)增加單片電池的數(shù)量和電極面積，即可增加釩電池的功率，目前國(guó)外示范運(yùn)行的釩電池的功率已達(dá)6 MW。通過(guò)改變?cè)黾与娊庖旱捏w積，即可改變?cè)黾逾C電池的電量；通過(guò)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(jià)的碳材料、工程塑料，材料來(lái)源豐富。釩電池的電解質(zhì)溶液為不燃燒、不爆炸的水溶液，無(wú)潛在的危險(xiǎn)，即使將正、負(fù)極電解液混合也無(wú)危險(xiǎn)，只是電解液溫度略有升高?？扇詣?dòng)封閉運(yùn)行，無(wú)污染，維護(hù)簡(jiǎn)單，運(yùn)營(yíng)成本低。

1.3 充電時(shí)間短、響應(yīng)速度快

大電流充電時(shí)間只需3～5 min即可飽和。釩電池充滿電解液可瞬間啟動(dòng)，在運(yùn)行過(guò)程中充放電狀態(tài)切換只需要0.02 s，響應(yīng)速度1 ms。

1.4 效率高、壽命長(zhǎng)

釩電池的電極催化活性高，且正、負(fù)極活性物質(zhì)分別存儲(chǔ)在不同的電解液儲(chǔ)槽中，避免了正、負(fù)極活性物質(zhì)的短路和自放電，釩電池的充放電能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)75%以上，遠(yuǎn)高于鉛酸電池。由于釩電池的正、負(fù)極活性物質(zhì)只分別存在于正、負(fù)極電解液中，充放電時(shí)無(wú)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(zhǎng)了電池使用壽命[1]?？梢苑磸?fù)無(wú)限次使用。釩電池是一種活性物質(zhì)呈流動(dòng)液態(tài)的氧化還原電池，是一種新型清潔能源存儲(chǔ)裝置。

2 釩電池可廣泛用于電力行業(yè)

我國(guó)正處在能源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，大規(guī)?？稍偕茉凑鸩綇妮o助能源變?yōu)橹鲗?dǎo)能源。國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020年)》，要求加強(qiáng)電源與電網(wǎng)統(tǒng)籌規(guī)劃，科學(xué)安排調(diào)峰、調(diào)頻、儲(chǔ)能配套能力，切實(shí)解決棄風(fēng)、棄光問(wèn)題。一些能源產(chǎn)生系統(tǒng)，如風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能等，由于受到氣候變化、風(fēng)力大小等自然條件的影響，電能輸出具有不穩(wěn)定性和間斷性地特點(diǎn)，進(jìn)而造成機(jī)械功率大幅變化，會(huì)使發(fā)電機(jī)輸出的有功和無(wú)功產(chǎn)生波動(dòng)，而且使電網(wǎng)的電能質(zhì)量下降，同時(shí)造成電能浪費(fèi)。釩電池具有良好的儲(chǔ)存功能，可以解決以上難題，釩電池的誕生將會(huì)廣泛用于電力行業(yè)[2]。

3 釩電池終將廣泛用于汽車(chē)

目前電動(dòng)汽車(chē)所使用蓄電池大部分采用鋰電池，一次性充電續(xù)航里程大約在300 km以內(nèi)，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(dòng)車(chē)的發(fā)展和使用效率。釩電池的結(jié)構(gòu)與鉛酸電池相近，它還可制備兆瓦級(jí)電池組，功率時(shí)間提供電能，因此釩電池在規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域具有鋰離子電池、鎳氫電池可比擬性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，釩電池生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，電性能優(yōu)異，與制造復(fù)雜價(jià)格昂貴燃料電池相比，無(wú)論在規(guī)模儲(chǔ)能還是電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電源方面，都更具競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。日前，釩電池已經(jīng)列入國(guó)家“863計(jì)劃”備選項(xiàng)目，中德“波恩項(xiàng)目”新能源汽車(chē)項(xiàng)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(diǎn)之一。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著釩電池的誕生，電力公司對(duì)邊遠(yuǎn)地區(qū)及中型電力用戶、普通居民用戶用電儲(chǔ)能等方面都具有良好的應(yīng)用前景。汽車(chē)未來(lái)的發(fā)展方向必然是新能源電動(dòng)汽車(chē)，電動(dòng)汽車(chē)所用的電池也一定具有續(xù)航里程長(zhǎng)，安全、節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)。釩電池作為新能源終將廣泛用于汽車(chē)領(lǐng)域。

[1]楊霖霖,廖文俊,蘇青,《全礬流液電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀》,儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)期刊,2013-02.

[2]王文亮,劉衛(wèi),《釩電池工作特性及風(fēng)電中的應(yīng)用前景》,現(xiàn)代電力期刊,2010-03.