王保国：全钒液流电池产业技术现状与发展-北极星储能网

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2016中国储能技术与应用大会11月29日在北京国家会议中心举行。会间，中国化工学会储能工程专业委员会王保国教授就全钒液流电池产业技术现状与发展做了主题报告。

注：本文内容根据会议速记稿整理发布，略有删减。

王保国：各位代表好，我是来自清华大学化工系的王保国。

我们开玩笑讲，液流电池储能把电能存在哪儿?本质上电池是把电能化解后储存起来，把电存在水里面。水里面有二价、三价、四价、五价的特殊基础元素，有四种价位，有正负极，中间隔开，转变电能转化成化学能，液体流动把它储存在一个液体里面，放大罐子里面去。需要电能时变成电能释放出来，电池是能量转换设备，这样理解更准确一些。

现在液流电池概念起源是美国航天局。比较重要是1984年研究，1986年世界第一个专利申请，澳大利亚的一位Maria教授。都是元素，不存在交叉污染。到90年左右，当时日本把这个专利买到日本做产业化发展，后到北美以及大连化物所和清华大学，在德国、韩国陆陆续续关注度变得越来越高。

包括其他的储能技术来讲，三大液流电池有这样的重要社交。完全水流充电，规模大、寿命长、成本低、效率高、安全可靠，有它的独特的优势。将来这个电池必须是一个塑料做的，是老化寿命，一般来讲做全钒液流电池，电池寿命保持10-15年。没有10年以上使用寿命，没有什么价值可言，和规模化储能是匹配。他在常温下附近运行，这么厉害能不能用在车上，还不行，经济划不来。适合静止场合或者对空间要求不太大的这些场合上来长期稳定安全运行。

我们自己的课题组十一五承担国家863计划，十二五期间承担国家863计划。经过这些年的研究开发，在这几个方面取得他的质子传导膜，电解液储能介质，高质量钒电池的电堆制造工艺与装备。在电解质溶解靠离子传导电，把钒二价、三价，希望钒离子最好一个都不过去。要求高化学稳定性，这是非常苛刻的挑战，这个膜的价格不能太高。

全世界无论是企业、公司、研究所用的大部分还是依赖美国杜邦公司的全富红三膜，里面没有一个氢都是CF，价格非常昂贵。我们曾经在上海买过一平方米115要卖到9900元人民币，117他们卖到10500人民币。这是非常昂贵。基于这个特点和问题，怎么能够把材料技术上突破，大家做了很多工作，基本上还是依赖离子交换膜的概念做的。

离子交换数据，里面要有强酸根。大量研究表明，它膜的稳定性远近在哪儿?实验久了，上去就会列入降解。分子结构上基本原理是这样，从原理突破这个事情，我们就考虑有没有可能利用氢离子和钒离子，水和离子大小，发现一个新的机制。这样一来，我们提出了一种新的变化利用高分子的可供结晶办法制造孔。无论是氢离子还是钒离子说是差别大，也是0.1个纳米到1个纳米这么个纳米级的区别。什么办法把这些孔制造出来，也是很大的挑战。我们这种办法，利用结晶过程中大家看到蓝色球越长越大，大到一定程度白色空档略小。从空的间隙生长办法，把孔控制住，让钒挡住，让氢离子透过去。我们研究过程当中电子显微镜办法拍摄它的生长过程，不同的照片。

原始材料透明度很高，它的光散射越来越强，这个膜变成一个乳白色或者是半透明，这是高分子结晶造成光学的结果。我们自己研究开发的膜，本身没有离子交换集团，同时允许带电或者传导，这是概率上的突破。材料稳定上方面，本身你是用的高分子材料，本身他的机械性能，腐蚀性，特别是他的价格方面都是能够比较便宜的得到。

我们不光把这个概念提出来，从2012年开始，我们在车间搞起来，我们自己搞这个膜，这还是2015年863阶梯报的数据，现在接近3000平方米，所有电池都是用自己的材料做的。市场价原来是将近一万人民币，我们现在生产价格，现在没有销售，只是自己用，成本300人民币都不到，大幅度的降低。这块的约束完全给去掉了。自己装5000瓦的电堆，进一步是它的能源效率。电池不断的充电放电循环，考虑它的稳定性。我们做的数据是蓝色的线，它的能量效率在80%，长期运行是能够保证。

这个膜原创性工作，而且取得实际的经济效益。当时2014年的时候，国家专利局评专利优秀奖，我们获得了这个奖。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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