全钒液流电池国内外发展状况及展望

全钒液流电池国内外发展状况及展望

1、国内外研发和应用现状

有关钒电池的应用研究主要集中在储能领域。国外研发机构投入大量的资金，进行长达数十年的深入研究，并相继在泰国、日本、美国、南非等地建成了KW-MW级的钒电池储能系统，用于电站调峰，并给边远地区供电。目前,国内外多家卓有成效的研发和应用机构进行着钒电池研发，并已步入商业化阶段。

1.1澳大利亚

钒液流电池的研发工作最早始于1984年，由澳大利亚新南威尔士大学M Sya llas-K azacos提出。1986年，钒液流电池体系获得专利。之后，对钒液流电池的相关材料，如隔膜、导电聚合物电极、石墨毡等进行了研究，并取得了多项专利。

1994年，钒液流电池用在高尔夫车上,4kWh钒液流电池在潜艇上作为备用电源。1997年UNSW 将专利权转售给澳大利亚Pinnacle矿业公司，新南威尔士大学停止了V2+/V3+电对和V4+/V5+电对在硫酸体系类型的钒电池研究。Pinnacle 公司又于1999年将在日本和非洲大陆的专利许可分别授予了日本住友公司和加拿大Vanteck公司。

1.2普能国际—加拿大VRB能源系统公司

其前身为加拿大Vanteck技术公司，2001年10月通过

控股Pinnacle公司，从而拥有钒电池核心技术，2002年改名为VRB能源系统公司(VRB Power Systerms)，从事钒电池技术的开发和转让。2008年11月，VRB能源公司因为财务问题和经济危机，停止了其所有业务。2009年北京普能公司收购了VRB能源公司，成立普能国际。

1.3泰国

Cellennium(泰国)有限公司是一家致力于钒电池开发的公司，其钒电池单电池开路电压从1.1V—1.6V，电池堆垂直放置并采用独有的溶液串联结构设计，优点表现在：基本消除旁路电流；由于易于检测堵塞和电解水可迅速被阻止因而非常安全；电解液流速和泵功率比溶液并联结构小因而系统效率高。另外，该公司电解液制备也很有特点：可持续生产，成本低。

1.4日本

目前，日本已建立了15座液流储能电池电站，并向意大利和南非出口了两座全钒液流储能电池系统。

1.4.1住友电工

住友电工与K ansa i E lectr ic Power公司自1985年开始合作开发钒液流电池。1989年，住友电工的电站调峰用60kW 级钒液流电池建成，运行5年，循环1819次。1991~ 1994年研制成功60kW电堆，电堆运行5年，循环周期达1819次。目前，住友电工的20kW实验室钒液流电池电堆已循环

16000次，除了电池隔膜的寿命有限，其他组件包括电解液，都是可以循环使用的，这一特性较其他寿命有限的化学电源来有很大的成本优势。住友电工自2001年起建设的商用钒液流电池系统，其经掌握完整的生产和组建钒电池系统的全套技术，其技术成熟度居世界首位。

1.4.2日本K ashima- K ita电力公司

Kashima- Kita电力公司是日本最大的私营电力公司,与日本电工实验室从1990年开始开发VRB技术,1992年获得UNSW专利许可。

日本的其它研发机构有：三菱化工1993年获得UNSW 专利许可，1994年开发光伏系统用钒电池储能系统，建成50kW×50h(单电堆为2kW×5h)系统。

1997年，横滨大学开展钒电池隔膜商业化的研究。离子交换膜采用交联技术得到好的性能，钒电池电流效率93.5%，电压效率达87.7%，总效率达82%。

日本NEDO在北海道实施了2003~ 2007年的实证试验项目,为Hokkaido公司30.6MW风力发电厂提供6MW×20min 或4MW×1.5h储电容量，作为风能发电并网前的稳定化。1.5美国

2009年美国能源部投入370万美元在俄亥俄安装1MW /8MWh钒电池系统用于智能电网示范,蒙大拿也将安装50kW×6h钒电池系统用于50kW风电场发电。

1.6奥地利

Cellstrom是奥地利专注于钒电池储能系统开发的公司，从2002年开始至2008年开发出第一个系列产品FB10 /100, 可提供10kW/100kWh电力，48V直流电，DC to DC效率为80%，尺寸为4100×2200×2405。该电池用于太阳能电动汽车充电站，可再生能源发电厂，离网电场以及通讯基站。

1.7北京普能世纪科技有限公司

普能公司于2006年成立，专注于钒电池的研发、制造与商业化应用。2009年1月,普能公司实现对加拿大VRB Power System 公司(VRB Power公司) 的资产收购，包括VRBPower公司拥有或控制的所有专利、商标、技术秘密、设备材料等。此外，VRB Power公司的核心技术团队加入合并后的公司，为普能公司带来超过十年的钒电池领域研发经验,使其在电堆构造、关键材料、系统集成等方面取得突破性的进展。目前,普能公司总部与工厂位于北京，在加拿大运营的公司名称为普能国际。普能公司拥有钒电池领域29项专利覆盖全球24个国家和地区,这些专利包括核心电堆设计、电解液配置、系统集成设计,以及在风力发电、离网供电系统和智能电网等领域的应用。

1.8中科院大连化物所

大化所2006年和2008年分别开发出国内首台10kW和100kW全钒液流储能电池系统。研制的额定输出为10kW的

电池模块。最大稳定放电功率达到28.8kW以上；研制的全钒液流储能电池系统的额定输出功率为100kW，能量转换效率达到75%。

2008年8月同西藏太阳能研究示范中心合作，在西藏进行“太阳能光伏发电液流储能电池储电”联合供电系统的应用示范。2009年7月，安装成功了一套“太阳能光伏发电—5kW/50kWh液流电池储电”联合供电系统。截至2010年3月，示范系统已连续、无故障运行8个月。

大化所钒电池演示系统设计为2kW，8kWh，至今实现全充/全放循环6700余次。经测试,电池模块的充/放电能量转化效率未见衰减。

1.9沈阳金属研究所

金属所金属腐蚀与防护国家重点实验室自2000年以来，在沈阳市、辽宁省及国家多个项目资助下，在钒电池双极板、溶液、隔膜等关键材料的制备与评价、钒电池工作机制及影响规律、电池结构与集成等方面取得了较显著的技术进展。在沈阳市科技计划的支持下，在沈阳科学宫建立了光伏发电—钒电池储能示范电站，为科学宫的亮化提供电力，并兼具科研和科普展示功能。

1.10清华大学与承德万里通

承德万利通集团与清华大学联合组成了液流电池研究中心。全钒液流储能电池项目是承德市百项工程，项目总投