近日，北京低碳清潔能源研究院與清華大學(xué)化工系合作研發(fā)出全液體有機(jī)液流儲(chǔ)能電池。該研究成果在提高有機(jī)液流儲(chǔ)能電池能量密度方面實(shí)現(xiàn)了突破，其高能量密度及高反應(yīng)活性的優(yōu)勢，使其在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。研究成果發(fā)表于2月11日美國化學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)期刊ACSAppliedEnergyMaterials，并作為雜志封面重點(diǎn)報(bào)道。

近年來，隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，儲(chǔ)能電池技術(shù)也在相應(yīng)發(fā)展，記者了解到，目前可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化儲(chǔ)能的電池系統(tǒng)呈現(xiàn)多元化趨勢，常見儲(chǔ)能系統(tǒng)包括鋰電池、固態(tài)電池與全釩液流電池等。其中，液流電池以其更高的安全性，在與傳統(tǒng)鋰電池的競爭中脫穎而出。液流電池的電解液在工作狀態(tài)下是處于不斷循環(huán)中，因此不會(huì)在電池局部集聚熱量導(dǎo)致過熱，安全性得到了大大提升。但以水溶液為電解液的液流電池則面臨著能量密度偏低的問題，其儲(chǔ)能系統(tǒng)的體積往往較大，實(shí)際應(yīng)用相應(yīng)受到了限制。在此背景下，有機(jī)液流電池則克服了這兩個(gè)問題。

據(jù)介紹，該液流電池開路電壓明顯高于傳統(tǒng)液流電池。同時(shí)，該液流電池的理論能量密度達(dá)到223瓦小時(shí)/升，是傳統(tǒng)液流電池理論能量密度（50瓦小時(shí)/升）的4倍以上。實(shí)驗(yàn)表明，該活性液流電池兩極的活性物質(zhì)具備優(yōu)良的電化學(xué)性能和較好的循環(huán)穩(wěn)定性，電流效率達(dá)到95%，能量效率達(dá)到70%。該論文的第一作者、北京低碳清潔能源研究院新能源研究技術(shù)中心博士后邢學(xué)奇表示，這一液流電池的正負(fù)極原料都是有機(jī)化合物，不僅擺脫了傳統(tǒng)電解液中金屬元素儲(chǔ)量低的限制，制備工藝也相對簡單，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。“該有機(jī)液流電池的開路電壓和能量密度均顯著高于傳統(tǒng)的全釩體系，可以在有限的空間內(nèi)儲(chǔ)存更多的能量，除可以應(yīng)用于傳統(tǒng)的固定式儲(chǔ)能，未來有望應(yīng)用于移動(dòng)式儲(chǔ)能和電動(dòng)車。”邢學(xué)奇說。

值得一提的是，該有機(jī)液流電池的隔膜，電極和電解液均可以實(shí)現(xiàn)回收利用，不存在傳統(tǒng)電解液報(bào)廢后重金屬污染的問題。邢學(xué)奇表示：“該有機(jī)液流電池電解液中的有機(jī)溶劑可以先通過減壓蒸餾分離，純化后繼續(xù)重復(fù)使用，剩余的電解質(zhì)可以進(jìn)一步進(jìn)行固液分離操作，將固體的支持電解質(zhì)和液體的活性組分分離，然后經(jīng)過提純工藝后可以重復(fù)使用。”

另據(jù)該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人劉慶華博士介紹，經(jīng)過三年的努力，由低碳院主導(dǎo)的高功率密度全釩液流電池已經(jīng)完成實(shí)驗(yàn)室小試開發(fā)和初步中試，正在準(zhǔn)備進(jìn)一步的中試和技術(shù)示范工作，主要應(yīng)用場景包括用戶側(cè)儲(chǔ)能、離網(wǎng)供電和削峰填谷等，具體項(xiàng)目將在2020年啟動(dòng)。