（一）技術原理

液流電池和通常以固體作電極的普通蓄電池不同，液流電池的活性物質是具有流動性的液體電解質溶液，由于大量的電解質溶液可以存儲在外部并通過泵輸送到電池內反應，液流電池的規模相有關普通蓄電池可以大幅提高。電池內的正、負極電解液由離子交換膜隔開，在充、放電過程中，電解液中的活性物質離子在惰性電極表面發生價態的變化。液流電池具有以下特點：（1）額定功率和額定容量是獨立的，功率大小取決于電池堆，容量大小取決于電解液。可通過新增電解液的量或提高電解質的濃度，達到新增電池容量的目的；（2）充放電期間電池只發生液相反應，不發生普通電池的復雜的固相變化，因而電化學極化較小；（3）電池的理論保存期無限，儲存壽命長。因為只有電池在使用時電解液才是循環的，電池不用時電解液分別在兩個不同的儲罐中密封存放，沒有普通電池常存在的自放電及電解液變質問題。但電池長期使用后，電池隔膜電阻有所增大，隔膜的離子選擇性有所降低，這些對電池的充放電及電池性能有不良影響；（4）能100%深度放電但不會損壞電池；（5）電池結構簡單，材料價格相對便宜，更換和維修費用低；（6）通過更換荷電的電解液，可實現瞬間再充電；（7）電池工作時正負極活性物質電解液是循環流動的，因而濃差極化很小。

國際上液流電池代表品種重要有4種，即鐵鉻電池、多硫化鈉/溴電池、鋅-溴體系及全釩電池。其中，全釩氧化還原液流電池，簡稱釩電池，是目前發展最好的液流電池。其工作原理是，通過采用不同價態的釩離子溶液分別作為正負極活性物質，通過外接泵把溶液從儲液槽壓入電池堆體內完成電化學反應，之后溶液又回到儲液槽，液態的活性物質不斷循環流動。釩氧化還原電池所有的反應物都在溶液中，其儲能容量與輸出功率無關。因此釩電池可以很容易地實現儲能容量的經濟擴容。釩電池可以通過更換電池堆進行重復使用，電解液和儲能罐也能重復使用。釩電池的充放電效率約為75%，電池單元的輸出響應很快，可以在幾毫秒內完成從0功率運行到滿功率輸出，由于系統中其他設備的限制，釩電池系統的輸出響應時間大約20ms。液流電池具有能量轉換效率高、循環壽命長、蓄電容量大、選址自由、可深度放電、系統設計靈活、安全環保、維護費用低等優點。釩電池作為儲能電源重要應用在電廠（電站）調峰以平衡負荷，大規模光電轉換、風能發電的儲能電源以及作為邊遠地區儲能系統，不間斷電源或應急電源系統。

（二）關鍵技術

全釩液流電池的關鍵技術在于關鍵材料制備與成本控制方面，包括高穩定性電解液、高選擇性低成本離子交換膜、高反應活性電極等，另一方面關鍵材料的批量化制備技術，也是液流電池的產業化必須的關鍵基礎技術。

（三）應用現狀

釩電池早期由澳大利亞的新南威爾士大學進行了許多實用化的開發工作。1998年，知識產權出售給了澳大利亞的PinnacleVRB公司，2001年PinnacleVRB公司被加拿大VRBPowerSystem公司收購。住友電氣（SEI）也是一個釩電池的重要開發商和供應商。2005年日本住友電工公司在日本北海道苫前町建立了4MW的全釩液流電池儲能系統用于與36MW風力發電站匹配，平滑風電輸出，這是目前國際上最大的一套全釩液流儲能電池工程示范系統。據住友電工介紹，三年的應用示范結果表明，液流儲能電池技術是最適合風電調峰的儲能技術。2009年十一月，美國政府資助Painesville電力公司與俄亥俄州市電力管理局合作，在一個32MW的燃煤發電廠進行1MW/8MWh的液流儲能電池示范項目，該項目是美國首個MW級全釩液流儲能電池項目。

歐洲各國積極開展液流電池技術的研究和應用示范。西班牙REDES2025項目，開發智能電網用1MW/2MWh液流儲能電池系統。德國Fraunhofer研究機構研究了用于離網可再生能源發電儲能用1kW~10kW級液流儲能電池系統。奧地利Cellstrom公司研制的10kw/100kWh全釩液流儲能電池系統用于新能源電動汽車。

我國從20世紀80年代末開始液流儲能系統的基礎研究工作。我國地質大學、北京大學、東北大學、中南大學、清華大學等均開展了全釩液流儲能電池的研究工作。大連化學物理研究所自2002年開始在關鍵材料、系統集成、測試方法、工程化開發及應用示范等方面開展了系統深入的研究工作，建成了100kW/200kWh全釩液流儲能電池示范系統，并于2010年開發出國內首套260kW全釩液流儲能電池系統。北京普能世紀科技有限公司收購了加拿大VRB公司，正在向國家電網公司電力科學研究院供應500kW全釩液流電池示范系統。

（四）發展趨勢

目前全釩液流電池重要技術發展趨勢在于更高的電解液穩定性、更好離子交換膜選擇性、更強的電極反應活性、已經更低成本的批量化制備技術。