什么是“液流電池”？一文說清

2026年是“十五五”開局之年，正是將這些宏觀“規(guī)劃圖”細化為可行“施工圖”的關(guān)鍵階段。在這個過程中，我們會頻繁遇到一系列聽起來專業(yè)又前沿的“科技名詞”，比如“綠色供應(yīng)鏈”“清潔低碳氫”等。這些術(shù)語并非空洞的概念，它們背后折射的是未來幾年科技突破、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與生活演進的真實方向。

那么，這些詞究竟意味著什么？它們將如何具體地改變我們的日常？今天，就讓我們走進“液流電池”這個名詞。

什么是液流電池？

液流電池（flow battery）是一種新型可充電電池，其能量儲存在電解質(zhì)溶液中，通過電解質(zhì)在電池內(nèi)部的流動與電極反應(yīng)實現(xiàn)能量的存儲與釋放。液流電池有多種類型，其中，全釩液流電池被認為是現(xiàn)階段最成熟的液流電池類型，已經(jīng)進入了商業(yè)化階段。

圖示1 液流電池結(jié)構(gòu)示意圖

屬性特點：液流電池具有可調(diào)節(jié)的能量容量、長循環(huán)壽命和較高的安全性等特點，適用于大規(guī)模儲能系統(tǒng)、可再生能源調(diào)度、電網(wǎng)調(diào)頻等領(lǐng)域。

液流電池的分類信息

液流電池的主要類型與優(yōu)勢

液流電池是一種特殊類型的可充電電池，其基本結(jié)構(gòu)包括電解液儲罐、電泵、反應(yīng)堆、膜電極組件和電極等部分，電解液通常由含有可逆氧化還原對的溶液組成。

和傳統(tǒng)電池不同，這種電池的能量不是存儲在固態(tài)的電極材料中，而是儲存在電解質(zhì)溶液中。液流電池的基本原理是通過電解質(zhì)在電池內(nèi)部的流動與電極反應(yīng)實現(xiàn)能量的存儲與釋放。在充電過程中，電解質(zhì)中的活性物質(zhì)在電極上發(fā)生還原反應(yīng)，吸收電子并儲存能量；在放電過程中，活性物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，釋放電子并釋放能量。

液流電池的主要類型包括全釩液流電池、鐵鉻液流電池、鋅溴液流電池等。其中，全釩液流電池采用釩離子作為電解質(zhì)的活性物質(zhì)，具有本征安全、長壽命和容量功率解耦等優(yōu)勢，目前已經(jīng)成為大規(guī)模儲能技術(shù)中最有發(fā)展前景的技術(shù)之一；鐵鉻液流電池采用鐵和鉻的氧化還原對作為電解質(zhì)的活性物質(zhì)，鋅溴液流電池采用鋅和溴的氧化還原對作為電解質(zhì)的活性物質(zhì)，二者電解液成本較低。

總的來說，液流電池的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三個方面。

第一，它的能量容量與電解質(zhì)的體積成正比，可以通過增加電解質(zhì)儲罐的容量來擴展電池的能量容量。第二，液流電池的循環(huán)壽命較長，這使得它非常適合于需要頻繁充放電的應(yīng)用場景。第三，液流電池還具有較高的安全性，因為其使用的電解質(zhì)通常是水溶性的，不易燃。

然而，液流電池的發(fā)展同樣面臨著一些挑戰(zhàn)。電解質(zhì)的穩(wěn)定性、電極材料的導(dǎo)電性和膜的選擇性等方面，都在一定程度上影響了液流電池的性能。為了克服這些挑戰(zhàn)，研究人員正在開發(fā)新型的電解質(zhì)和電極材料，并不斷優(yōu)化電池的結(jié)構(gòu)和設(shè)計。

近年來，我國政府也陸續(xù)出臺了一系列政策，推動液流電池規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化、市場化發(fā)展。2022年2月，國家發(fā)改委和國家能源局聯(lián)合發(fā)布《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》，將百兆瓦級液流電池技術(shù)納入“十四五”新型儲能核心技術(shù)裝備攻關(guān)重點方向之一。

2024年9月，國家發(fā)改委、國家能源局、國家數(shù)據(jù)局三部門印發(fā)的《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動方案（2024—2027年）》，提出探索建設(shè)一批液流電池等多種技術(shù)路線的儲能電站。

液流電池的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展前景

隨著“雙碳”目標(biāo)的提出和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的加速，新能源發(fā)電的裝機量持續(xù)攀升，進而推動了儲能需求的快速增長。液流電池因其獨特的結(jié)構(gòu)和工作原理，在大規(guī)模儲能系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

在電網(wǎng)調(diào)頻方面，液流電池可以快速響應(yīng)電網(wǎng)負荷的變化，提供必要的調(diào)節(jié)能力，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。液流電池還可以與風(fēng)能、太陽能等可再生能源系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)能源的儲存和調(diào)度，提高可再生能源的利用效率。

在可再生能源調(diào)度方面，液流電池可以將多余的可再生能源儲存起來，在能源需求高峰時釋放，平衡能源供需，提高能源系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性。

隨著液流電池技術(shù)的不斷發(fā)展，其在能量密度、循環(huán)壽命和成本等方面取得了顯著進展。未來，隨著材料科學(xué)、電化學(xué)和工程技術(shù)的不斷進步，液流電池有望在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用。

中國在液流電池，尤其全釩液流電池方向上投入巨大，目前已實現(xiàn)多個GW級項目投產(chǎn)（如新疆200?MW項目），并在釩電池制造和電解質(zhì)供應(yīng)鏈上占據(jù)優(yōu)勢。但其發(fā)展也面臨諸多瓶頸：系統(tǒng)成本仍偏高，循環(huán)壽命和能量密度需進一步強化，核心組件標(biāo)準(zhǔn)體系尚在建設(shè)中。

圖示2 全釩液流電池儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

液流電池的綠色應(yīng)用難點

首先，液流電池的生產(chǎn)和回收過程可能涉及環(huán)境污染和資源浪費等問題。雖然液流電池使用的電解質(zhì)通常是水溶性的，但其生產(chǎn)和回收過程仍可能對環(huán)境造成影響。如全釩液流電池的核心材料五氧化二釩本身被列為高毒化學(xué)品，對人體多個系統(tǒng)具有潛在危害，含有強酸（通常為硫酸）的電解液一旦泄漏，其強酸性和含釩特性可能對土壤、水體造成嚴(yán)重污染。因此，在液流電池的生產(chǎn)和回收過程中，需要采取有效的措施，減少對環(huán)境的影響，確保其可持續(xù)發(fā)展。

其次，液流電池的技術(shù)發(fā)展可能導(dǎo)致資源和利益的不均衡分配。液流電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化可能需要大量的投資和技術(shù)支持，可能導(dǎo)致技術(shù)和資源的集中，影響公平競爭和利益分配。

最后，液流電池的安全性和可靠性仍需進一步驗證。雖然液流電池在理論上具有較好的安全性，但其在實際應(yīng)用中的表現(xiàn)仍需通過大量的測試和驗證。因此，在液流電池的研發(fā)和應(yīng)用過程中，需要加強安全性和可靠性的研究，確保其在各個領(lǐng)域的安全應(yīng)用。

參考文獻

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[2] 《液流電池儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2025》許曉璇,張長昆,李先鋒.面向長時儲能的液流電池儲能技術(shù):發(fā)展,挑戰(zhàn)及未來展望[J].科學(xué)通報,2025(9).

[3] 科技日報：液流電池會是電動汽車未來選擇嗎？http://www.kepu.gov.cn/community/2024-11/07/content_254844.html

rocess[EB/OL]．Sustainable Energy Research & Development，[2025-07-03]. https://taylorenergy.org/fischer-tropsch-alliance/

策劃制作

作者丨劉 語 中國科學(xué)院工程熱物理所研究員 長時規(guī)模儲能重點實驗室副主任

審核丨路瑞剛 中國汽車工程學(xué)會科普文化與傳播部部長

責(zé)編丨王夢如

審校丨徐來 張林林