高能量密度有机液流电池获突破

近日，北京低碳清洁能源研究院与清华大学化工系合作研发出全液体有机液流储能电池。该研究成果在提高有机液流储能电池能量密度方面实现了突破，其高能量密度及高反应活性的优势，使其在大规模储能领域具有广阔的应用前景。研究成果发表于2月11日美国化学会学术期刊ACS Applied Energy Materials，并作为杂志封面重点报道。

近年来，随着储能系统的广泛应用，储能电池技术也在相应发展，记者了解到，目前可实现规模化储能的电池系统呈现多元化趋势，常见储能系统包括锂电池、固态电池与全钒液流电池等。其中，液流电池以其更高的安全性，在与传统锂电池的竞争中脱颖而出。液流电池的电解液在工作状态下是处于不断循环中，因此不会在电池局部集聚热量导致过热，安全性得到了大大提升。但以水溶液为电解液的液流电池则面临着能量密度偏低的问题，其储能系统的体积往往较大，实际应用相应受到了限制。在此背景下，有机液流电池则克服了这两个问题。

据介绍，该液流电池开路电压明显高于传统液流电池。同时，该液流电池的理论能量密度达到223 瓦小时/升，是传统液流电池理论能量密度（50 瓦小时/升）的4倍以上。实验表明，该活性液流电池两极的活性物质具备优良的电化学性能和较好的循环稳定性，电流效率达到95%，能量效率达到70%。该论文的第一作者、北京低碳清洁能源研究院新能源研究技术中心博士后邢学奇表示，这一液流电池的正负极原料都是有机化合物，不仅摆脱了传统电解液中金属元素储量低的限制，制备工艺也相对简单，可以实现规模化生产。“该有机液流电池的开路电压和能量密度均显著高于传统的全钒体系，可以在有限的空间内储存更多的能量，除可以应用于传统的固定式储能，未来有望应用于移动式储能和电动车。”邢学奇说。

值得一提的是，该有机液流电池的隔膜，电极和电解液均可以实现回收利用，不存在传统电解液报废后重金属污染的问题。邢学奇表示：“该有机液流电池电解液中的有机溶剂可以先通过减压蒸馏分离，纯化后继续重复使用，剩余的电解质可以进一步进行固液分离操作，将固体的支持电解质和液体的活性组分分离，然后经过提纯工艺后可以重复使用。”

另据该项目负责人刘庆华博士介绍，经过三年的努力，由低碳院主导的高功率密度全钒液流电池已经完成实验室小试开发和初步中试，正在准备进一步的中试和技术示范工作，主要应用场景包括用户侧储能、离网供电和削峰填谷等，具体项目将在2020年启动。