中國科學院院士葉志鎮：鋅溴液流電池或成為儲能電池產業化解決方案

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近日，第十三屆中國國際儲能大會在杭州召開。在開幕式上，中國科學院院士、浙江大學材料科學與工程學院教授葉志鎮發表主題演講。葉志鎮認為，在儲能產業化方面，鋰離子電池具有一定的局限性，而鋅溴液流電池則表現出較大潛力。

在“雙碳“目標的指引下，儲能技術成為新能源產業發展的重要錨點。在能源的實際應用中，儲能系統能夠起到平抑能量波動，實現能量平滑、穩定輸出，提高實際能量利用率的作用，是彌補當下主流零碳新能源技術短板的重要手段。以此為基礎，加快新型儲能技術的規?；瘧靡脖涣腥搿笆奈濉币巹?，成為2035年的遠景目標。

葉志鎮指出，儲能產業對電池的性能具有較高要求，對電池在安全、成本、使用壽命和可持續性方面提出挑戰。在產業發展的嚴苛要求下，液流電池展現出較大潛力?！秲δ墚a業研究白皮書》統計數據顯示，到2026年，中國新型儲能累計裝機規模將達到48.5GW，其中，液流電池作為國家重點著力發展的一項技術，預計新增裝機量達5GW。

鋰離子電池具有能量密度高、響應速度快的優勢，在動力電池領域獨占鰲頭，占有巨大的市場份額。由賽迪顧問與四川射洪市政府發布的《2022年中國鋰電產業發展指數(遂寧指數)》顯示，2022年，全球鋰離子電池市場規模超過1100.0GWh，其中中國鋰離子電池市場規模750.0GWh，占全球比重近七成，鋰離子電池全球市場占有率進一步提高，已連續六年成為全球最大的鋰離子電池市場。但在儲能電池領域，鋰離子電池卻由于自身性質限制面臨著競爭力下降的困境。葉志鎮表示，鋰離子電池在儲能領域的瓶頸主要有三點：一是作為其核心原料的金屬鋰可逆性較差，在電解液的持續消耗下，難以實現高比能鋰離子電池的長壽命;二是鋰金屬負極的庫倫效率較低，反應生成的沉積鋰晶粒尺寸和微觀結構會影響鋰的鍍/脫鋰效率;三是石墨負極鋰離子電池已接近理論極限，難以再開拓更高的發展空間。

因此，為達成“雙碳“目標，實現綠色能源的大規模普及，替代性的儲能電池技術研發刻不容緩。葉志鎮認為，鋅溴液流電池或可成為儲能電池產業化的解決方案。

鋅溴液流電池作為被普遍認為具有較高潛力的儲能電池，具有高安全、低成本、長壽命、易集成、易運維的特點。據介紹，鋅溴液流電池的材料成本僅是鋰離子電池的20%至30%，其運行方式也決定了液流電池在安全性方面具有獨特的優勢。

然而，正如葉志鎮所言，目前，鋅溴液流電池在國際上還處于發展階段，其在技術應用層面還遠達不到鋰離子電池的水平。要實現鋅溴液流電池的產業化，有許多技術難題待解決。一方面，鋅溴液流電池的電極與電解液需要發展新材料?，F有材料會在使用過程中產生化學反應，生成鋅枝晶等反應物，導致鋅負極低電鍍甚至電鍍剝離，庫倫效率降低，容量退化，并產生嚴重的自放電問題，導致資源的浪費。另一方面，在大尺寸電池場景下，電堆系統也面臨著壓降大、效率損失高、電極內部傳質較差的難題。要突破這個技術瓶頸，需要對電堆系統的流動和傳質結構作出協同優化，令流道和電極結構共同作用于離子傳遞和電解液壓降。

葉志鎮表示，我國已經在突破上述技術瓶頸上取得了一定進展，朝鋅溴液流電池的產業化邁出了堅實的一步?！拔覀円嬲鲆粋€能夠大量應用的產業，安全、成本、性能要協同發展。”葉志鎮強調。長時儲能正處在一個由移動電池走向百家爭鳴的時代，多樣化的儲能技術遍地開花，各有利弊。儲能產業要邁入大規模應用的時代、儲能技術要實現產業化，仍然需要行業先行者們不斷探索。

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