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2014年

简版

液流电池研究报告



散热材料发展趋势

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液流电池简介

液流电池技术是一种新型的大规模高效电化学储能（电）技术，通过反应活性物质的价态变化实现电能与化

学能相互转换与能量储存。在液流电池中，活性物质储存于电解液中，具有流动性，可以实现电化学反应场

所（电极）与储能活性物质在空间上的分离，电池电池功率与容量设计相对独立，适合大规模蓄电储能需求。

优点循环寿命长（10000次以上）

可100%深度放电，可倍率充放

系统设计的灵活性大且受场地限制小

电池系统环保，安全

缺点

储能密度不高

需要辅助液泵

应用领域

负荷调峰

UPS

可再生储能

电能质量



单液流铅酸与锌-溴液流电池

液流电池分类

液流电池

钒氧化还原液流电池

多硫化钠-溴液流储能电池

锌-溴液流储能电池

其他体系

钒-多卤化物液流电池

全铬液流电池

锕系元素液流电池

铁-铬液流电池

锰-钒液流电池

铈-钒液流电池



全钒氧化还原液流电池

全钒氧化还原液流电池示意图

钒离子：电解液罐电极表面

不同价态钒离子之间发生化学变化

泵

储存并释放能量

优点：可快速充放电，100%深度放电

循环寿命长，充放电效率高

自放电小，无污染

结构简单，电池设计灵活

使用安全

缺点：能量密度低（约25Wh/Kg）

体积大占地面积大

环境要求高

制造成本高

正极：V4+ V5++e(Eϴ= +1.00V) 负极：V3+ + e V2+ (Eϴ= -0.26V)

充电

放电充电

放电

钒电池关键三大技术：电极材料的选择

电解液的制备

电池隔膜的选择

钒电池是以钒的氧化物或者化合物发生氧化还原反应得

失电子实现化学能向电能的转化



全钒氧化还原液流电池成本分析

下图是对1套1 MW／4 MW·h全钒液流电池储能系统成本构成的初步测算

35%

35%

20%

10%

全钒液流电池成本构成测算

电堆电解液管路与控制系统其他

55%

55%

10%

25%

电堆成本构成测算

离子膜电极材料密封材料其他

Source：《全钒液流电池最新研究进展》



锌-溴液流电池

锌-溴液流电池的电解液为溴化锌水溶液，充电

过程中，负极锌以金属形态沉积在电极表面，

表面形成溴单质，放电时在正负极上分别生成

锌离子和溴离子

正极：2Br- Br2

+2e(Eϴ1.807V) 负极：Zn2++ 2e Zn (Eϴ= 0.763V)

充电

放电充电

锌-溴液流电池结构图

放电

优点：可快速充电，深度放电

不会自放电，循环寿命更长

电能密度高，体积小

不会产生枝晶

环境温度基本要求；应用设施基本无要求

成本相对低廉

国内锌-溴液流电池研生产发主要技术壁垒

（1）溴化锌的腐蚀性问题

（2）溴本身的挥发性问题

（3）膜处理的工艺问题

（4）过充造成的结晶问题

（5）产品达到寿命house的安全回收问题



锌-溴液流市场分析

30%

30%

30%

10%

美国ZBB公司锌-溴液流电池成本分析

电解液隔膜（隔板）电控系统其他

美国ZBB能源是全球实力最强的锌溴液流电池研发和制造企业，目前在手订单预计在近千万美

元，是全球唯一商业化锌溴液流电池生产的企业

785

385

150

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

当前设计第三代电池中国造第三代

锌-溴液流电池预测成本变化（单位：美元/千瓦时）

Source:宏源证券



铁-铬液流电池

正极：Fe 2++ Fe3+ +e 负极：Cr3++ e Cr2+

充电

放电充电

放电

优点：

高效率、成本低、寿命长

响应速度快、卓越的大电流快速

放电能力

宽广的适应温度范围和安全性好以

及无污染物排放

设计规模可大可小

VS全钒氧化还原液流电池

铁-铬体系成本降低50%以上其效率达80%，利用特制的电解质隔膜，延长电池的使用寿命，极大地降低电池的制造和维护成本



铁铬电池最新市场应用

据国外媒体5月底报道：美国EnerVault公司在加州建成目前世界上最大的铁

铬液流电池系统示范项目。

1 安全、可靠和低成本

2 循环寿命长

3 铁铬化学稳定，易于控制

4 兆瓦级

项目名称：铁铬液流电池储能系统示范项目

地点：加州特洛克

功率：250KW

容量：1000kWh

资金来源：美国能源部拨款500万美元

未来规划：在2015年，EnerVault 希望能够安装多个兆瓦时级的商业化液流电池系统。在

未来的4到5年，希望有20个或者50个兆瓦时级的液流电池能替代天然气电站。



铁铬电池最新市场应用

EnerVault 公司铁铬液流电池主要优势容量优势：液流电池的一个优势就是可以通

过扩大活性物质储液罐的体积来提高电池容

量，容量相对独立。尽管电解质溶液储存罐

可以很大，但其占用的空间可以和传统能量

产生装置相媲美。

技术优势：现阶段液流电池的最大技术挑

战在于位于每个单元两侧之间的离子交换

膜会分解而可能需要更换。EnerVault称

其设计可以使用更持久且更低成本的隔

膜。

成本优势：铁，铬元素这两种元素储量丰富且价格低廉。该项目可以以低于250美元每千瓦时的价格为公用事业公司和其他用户供电同时，液流电池和锂离子电池相比，每千瓦时的价格相对较低廉。



液流电池专利布局

液流电池自主知识产权体系

离子交换膜

密封件

电池模块

电力电子及控制

液流电池

电极

电解质溶液

双极板



液流电池相关上市公司

公司名称简介

明星电力钒矿储量国内前三，公司所属陕西省金盾公路建设投资有限公司山阳县杨洼钒矿的矿石资源量为973.80万吨，五氧化二钒资源量为7.33万吨。

天兴仪表持有鑫地隆矿业公司70％股权，目前该公司已取得了耀铃河钒矿采矿许可证，有效期限3年，2013年11月披露，该矿钒矿的矿石资源量为1942.39万吨。

海亮股份公司持有恒昊矿业股份5000万股的股权，占恒昊矿业增发后总股本的12.89%。据悉，恒昊矿业拥有四座镍矿山、一座钒矿山、两座锰矿山和两座铜钼矿山，钒金属储量达42.03万吨。

国星光电 2013年1月，公司股东大会同意调整钒业项目的投资实施主体，将以龙宇钒业为主体继续实施该项目。而龙宇钒业自2005年底依赖拥有河南省淅川县打磨沟的钒矿采矿权，并已取得国土资源部门颁发的采矿许可证，该矿区矿石中主要有益元素是五氧化二钒。

攀钢钒钛公司已具备年产铁精矿1400万吨（不含卡拉拉）、钒制品2万吨、钛精矿55万吨、钛白粉13万吨、高钛渣18万吨、海绵钛1.5万吨的综合生产能力。

鑫龙电器公司和早先设立的安徽鑫东投资管理有限公司的另一出资方芜湖华瑞送变电建设有限公司与美国ZBB能源公司、美国PowerSav股份有限公司共同签署了合作协议书。根据该合作协议书，ZBB能源和PowerSav共同成立一家香港合资控股有限公司，再由鑫东投资与香港合资公司共同在安徽省芜湖市合作设立安徽美能储能有限公司，生产锌溴液流储能电池及其管理系统。

Source：新材料在线整理



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