日前，全球液流電池網(wǎng)獲悉，全球首個年產(chǎn)1GWh綠色鉛鹽單液流儲能電池（無膜）生產(chǎn)線建設(shè)項目已獲得審批，即將開啟建設(shè)，此項目落戶甘肅省張掖市高臺縣，投資建設(shè)單位為西安秦源智科儲能科技有限公司。

　　審批項目：年產(chǎn)1GWH綠色鉛鹽單液流儲能電池生產(chǎn)線建設(shè)項目

　　審批部門：高臺縣發(fā)展和改革局（甘肅）

　　審批事項：企業(yè)投資項目備案

　　辦理結(jié)果：準(zhǔn)予許可

　　辦理時間：2024/04/04

　　審批文號：高發(fā)改（備）〔2024〕22號

　　在液流電池這個大家庭里，技術(shù)路線種類眾多，可謂百花齊放，其中以全釩液流電池技術(shù)及商業(yè)化程度最高。其實大家接觸和了解較多的全釩、鐵鉻等幾乎都是雙液流電池，單液流電池，大多數(shù)人還比較陌生。單液流電池具有液流電池的顯著特點，能量主要載體是通過儲液罐及泵在電池內(nèi)外循環(huán)的電解液，最大區(qū)別在于單液流電池不需要隔膜，只需要一個儲液罐，內(nèi)部設(shè)計大大簡化。單液流電池，因為無需隔膜，在成本上有著明顯優(yōu)勢，同時還可以有效避免雙液流電池存在的溶液交叉污染等問題。

　　西安秦源智科儲能科技有限公司（以下簡稱秦源智科）是依托西安理工大學(xué)科研成果轉(zhuǎn)化成立的新能源公司，由西安理工大學(xué)劉政及其團隊研制的綠色鉛鹽單液流電池正是建立在Pletcher教授鉛酸單液流電池基礎(chǔ)之上。秦源儲能CEO趙云西安理工出身，曾任隆基綠能公共事務(wù)經(jīng)理。秦源智科首席科學(xué)家是劉政博士，2007年，劉政畢業(yè)于英國謝菲爾德大學(xué)，獲博士學(xué)位，2011年回國進入西安理工大學(xué)任教，成立液流電池研發(fā)團隊，并與英國南安普頓大學(xué)合作。

　　據(jù)了解秦源智科的主要產(chǎn)品成本與鋰電池價格持平，綠色鉛鹽單液流電池首次實現(xiàn)了單一電解液雙極性結(jié)構(gòu)，電堆取掉了質(zhì)子交換膜，降低電堆成本并極大的保證了系統(tǒng)安全性，自研一體化雙極板，性能優(yōu)于優(yōu)于美國能源協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，電解液及流道技術(shù)達到同行業(yè)領(lǐng)先水準(zhǔn)，公司研發(fā)的高性能電解液在-40C°至50C°之間充放電庫侖效率達了95%以上，大部分環(huán)境工況下無需溫度調(diào)整，自研單液流電池專用BMS、EMS系統(tǒng)，該電池體系具有高安全、寬溫域、低成本、環(huán)境友好等優(yōu)點。

西安秦源綠色鉛鹽單液流電池生產(chǎn)項目簽約落戶高臺

　　2023年秦源智科獲批“國家高新技術(shù)企業(yè)”；獲得中國物理與化學(xué)電源協(xié)會、中國儲能網(wǎng)聯(lián)合頒發(fā)的《2023年度中國新型儲能最具投資價值新勢力獎》；參加全國雙創(chuàng)大賽陜西賽區(qū)“新能源組第五名”等榮譽稱號。公司在陜西三原及甘肅高臺的產(chǎn)線正建設(shè)中，年內(nèi)可形成GW的交付能力。

　　鉛酸單液流電池

　　為避免雙液流電池的諸多缺點，英國Pletcher教授及其研究課題小組在對傳統(tǒng)鉛酸電池進行深入認識的基礎(chǔ)上，于2004年提出了一種全沉積型的單液流電池體系，該電池結(jié)構(gòu)簡單，正負極處于同一反應(yīng)池中，采用酸性甲基磺酸鉛溶液作為電解液，正負極均采用惰性導(dǎo)電材料（碳材料）作為電極基底。充電時電解液中的Pb2+在負極發(fā)生還原反應(yīng)生成金屬Pb并沉積在負極基底上；同時Pb2+也在正極發(fā)生氧化反應(yīng)生成PbO2并沉積在正極基底上。

　　由于在一定的溫度范圍內(nèi)，電沉積生成的活性物質(zhì)Pb和PbO2均不溶于甲基磺酸溶液，因此該液流電池體系不存在正負極活性物質(zhì)相互接觸的問題，所以不需要使用離子交換膜，甚至連單沉積液流電池中的通透性隔膜也不需要，所以也不存在使用兩套電解液循環(huán)系統(tǒng)的問題。這些都大大降低了液流電池的成本。

　　Pletcher教授研發(fā)的鉛酸單液流電池也被視為單液流電池體系的開端。

　　鋅溴單液流電池

　　目前，鋅溴液流電池企業(yè)主要有美國Primus Power公司、澳大利亞的Redflow 公司，國內(nèi)的恒安儲能、溫州鋅時代等。

　　美國加州的鋅溴液流電池企業(yè)Primus Power設(shè)計的鋅溴液流電池Energy Pod由一個電解液罐、一個循環(huán)電解液的泵送系統(tǒng)、兩堆48個鈦電極(電池)、一個熱管理系統(tǒng)和一個電池管理系統(tǒng)組成，也擁有無膜、僅有一個電解液循環(huán)系統(tǒng)的單液流電池特性。

　　美國Primus Power Solutions, Inc.公司成立于2009年，專業(yè)為商業(yè)、工業(yè)、可再生能源和公用事業(yè)市場提供低成本、無衰減和長壽命的儲能系統(tǒng)。該公司屢獲殊榮的EnergyPod2可滿足對長續(xù)航時間電池的需求，以減少停電并滿足峰值電力需求，確保數(shù)小時的電池電量（20 年壽命）而不會退化。

　　EnergyPod 2具有出色的能量容量，具有穩(wěn)定的鋅溴液流電池 (ZBFB)、卓越的電池架構(gòu)和液流架構(gòu)以及行業(yè)領(lǐng)先的 LCOS。此外，EnergyPod 2的優(yōu)化設(shè)計消除了限制壽命的電池組件，包括復(fù)雜的管道、石墨電極和隔膜/隔板，這是一款沒有隔膜的長效（鋅溴）無衰減液流儲能電池。

　　據(jù)悉，Primus Power Solutions2009年投入研發(fā)長效液流儲能電池技術(shù)。2017年在獲得1.36美金融資后進入第二代研發(fā)和中試，并在2018年獲得成功。2019年與哥倫比亞大學(xué)聯(lián)合研制第三代產(chǎn)品。

　　國內(nèi)鋅溴液流電池的發(fā)展

　　2017年，由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的研究人員自主開發(fā)的國內(nèi)首套5kW/5kWh鋅溴單液流電池儲能示范系統(tǒng)在陜西省安康市華銀科技股份有限公司廠區(qū)內(nèi)投入運行。

　　該鋅溴單液流電池儲能示范系統(tǒng)由一套電解液循環(huán)系統(tǒng)、4個獨立的千瓦級電堆，以及與其配套的電力控制模塊組成，經(jīng)現(xiàn)場測試，該系統(tǒng)在額定功率下運行時的能量轉(zhuǎn)換效率超過70%。其成功運行為鋅溴單液流電池系統(tǒng)的工程化和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

　　據(jù)了解，鋅溴單液流電池有別于傳統(tǒng)的液流電池技術(shù)，其正負極采用相同的電解質(zhì)溶液，僅需一套電解液儲存及循環(huán)系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、能量密度高、成本低等優(yōu)點，適用于百千瓦及以下級別的分布式儲能系統(tǒng)。此外，其單液流的結(jié)構(gòu)將溴封閉于正極內(nèi)，解決了溴對管路系統(tǒng)的腐蝕問題。

國電投黃河水電光伏實證基地首臺兆瓦時級鋅溴液流電池儲能系統(tǒng)

　　國內(nèi)首臺兆瓦時級鋅溴液流電池儲能系統(tǒng)由百能匯通生產(chǎn)。2022年，恒安儲能收購了百能匯通鋅溴液流電池相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)與生產(chǎn)研發(fā)設(shè)備。目前，恒安儲能已實現(xiàn)年產(chǎn)能200MWh。2023年11月，恒安儲能母公司中國安儲能源及恒安儲能計劃于宿遷開發(fā)區(qū)內(nèi)建設(shè)年產(chǎn)能10GWh的鋅溴液流電池生產(chǎn)項目。溫州鋅時代由浙江大學(xué)葉志鎮(zhèn)院士領(lǐng)銜創(chuàng)建，依托于浙江大學(xué)溫州研究，致力于鋅溴液流電池的產(chǎn)業(yè)化。2023年3月，溫州鋅時代鋅溴液流電池中試產(chǎn)線建成。但國內(nèi)的鋅溴液流電池目前幾乎已經(jīng)不是單液流模式了。

　　鋅鎳單液流電池

　　結(jié)合鋅鎳二次電池與液流電池優(yōu)勢，2007年，解放軍軍事科學(xué)院防化研究院研究員程杰、院士楊裕生共同開發(fā)了鋅鎳單液流電池。與鋅溴單液流電池結(jié)構(gòu)類似，鋅鎳單液流電池正負極采用同一種電解質(zhì)，無需離子交換膜，結(jié)構(gòu)簡單。

　　在產(chǎn)業(yè)化方面，國內(nèi)主要有超威集團、張家港智電芳華公司和大連化物所，國外的美國紐約城市大學(xué)和英國埃塞克斯大學(xué)分別在2009年和2016年進行了該技術(shù)的開發(fā)，在應(yīng)用方面，鋅鎳液流電池并不太成功，尚未有商業(yè)化項目出現(xiàn)。

　　實驗室階段，鋅鎳液流電池的綜合性能較佳，也進行了初步的應(yīng)用示范，但由于鎳價快速上漲，鋅鎳單液流電池的價格競爭力快速減弱，技術(shù)的開發(fā)和部署處于較為停滯的階段。

　　在技術(shù)層面，鋅枝晶與積累導(dǎo)致的電池短路以及壽命降低問題還需要進一步研究，鋅鎳單液流電池的正負極面積容量低且功率與容量不能完全解耦，以及電池正極需要高成本燒結(jié)鎳才能保障較長壽命的問題有待解決。