液流电池取代锂离子电池？距离商用还隔着一个石墨烯

2017-02-15 16:33

日前，美国哈佛大学的研究团队研发出了一种新型的液流电池。该团队表示，这种液流电池不仅可用于智能手机领域，还可被用于包括可再生能源在内的新型能源应用领域。
在移动时代，电池技术成为重中之重，甚至可以说没有电池就没有移动时代。然而，续航能力薄弱等问题存在于移动设备的电池中，电池技术的突破一直是尖端难题，从而制约了移动时代的进一步发展。所以研究人员一直在探索更加有效的发电能源，以期提升续航能力。
实际上，液流电池并非新技术，早在上世纪60年代就已经出现。与锂电池相比，液流电池确实有一些优势。然而，这项技术一直处于研发阶段，迟迟未能投入实际应用，其原因就在于自身的局限性。尽管遇到阻碍，但是探索仍要继续，人类一边使用相对稳妥的新型电池技术，一边也在不断寻找更加清洁的能源来提升电池技术。
一、液流电池特性决定优势，某些方面优于锂电池
哈佛大学的团队是由材料与能源科技教授Michael Aziz及化学与材料科学教授Roy Gordon所领导的。他们所研究的新型液流电池基于一种中性PH水溶液中的有机分子进行发电，其安全性与寿命皆优于目前的电池产品。
其实，液流电池领域并不算“荒地”，上世纪60年代，铁-铬体系的氧化还原电池就已经出现，可看作是全钒液流电池的前身。经过多年的研发，该技术已经取得了长足的进步，并有望投入商用。与锂离子电池相比，这种液流电池确实存在优势。
第一，其规模可大可小，设计灵活。
对于储能系统来说，最重要的因素是电量和功率。通常情况下，钒液流电池可承受的功率取决于电堆大小，而电量的多少则与储能罐的大小成正比。无论工程项目对储能系统提出怎样的要求，设计者都可以灵活地做出相应的设计并且能够随时进行调整。

液流电池示意图
反观锂离子电池，则是将储能材料涂在集流体表面形成电极，其工艺及性能都是固定的，很难根据具体项目进行调整。两相对比之下，液流电池的优势显而易见。
更重要的是，液流电池具有可扩展性。液流电池不管存储量如何，结构和控制方法几乎都一样，只要将储能电解液混合均匀，就可以保证SOC（充放电深度）一致。
如想制造同样规模的锂电池，则需要堆叠电池数量，同时运用极为复杂的BMS（电池管理系统）来管理每节电池的温度及SOC。稍有不慎，过充、过放、过热都会导致电池报废甚至引发危

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