电解液：钒液流电池性价比提升的关键突破口
来 源： 原创
作 者： 中和储能
发表在： 前沿资讯
发表时间： 2025-05-07 09:29:54
全钒液流电池是一种以金属钒离子为活性物质的液态氧化还原可再生电池，其系统主要由电堆、电解液和其他部分组成。电解液是钒电池的关键材料，不同于锂离子电池，钒电池电解液直接充当电池系统的正负极。
钒电池的正极电解液为含有四价和五价钒离子的硫酸溶液，负极电解液为含有二价和三价钒离子的硫酸溶液。在对电池进行充、放电时，正负极电解液在离子交换膜两侧进行氧化还原反应。作为电能的存储介质，电解液的体积和浓度决定了全钒液流电池储能系统能够储存的最大能量；此外，电解液的纯度（一般需达到99.9%以上）、稳定性、适用温度范围等因素也将对全钒液流电池的运行效率和寿命造成较大影响。因此，电解液的开发和制备能力是全钒液流电池性能提升的关键突破口。电解液在制备过程中对杂质、价态的控制要求较高，目前钒电解液的制备方法主要有物理法、化学还原法和电解法。物理溶解法是直接将高纯度的VOSO4固体溶于硫酸制得电解液。化学还原法是利用还原剂（如氢气、硫单质、醇等）将高价的钒氧化物或钒酸盐还原来制备电解液。电解法又可以进一步分为直接电解和间接电解两种方式。直接电解法是将溶解在硫酸中的V2O5通入电解池负极，通电后，负极发生还原反应，得到等量的三价钒离子和四价钒离子，反应原理如下：
而间接电解法则是利用具有还原性的物质（如草酸、二氧化硫等）与溶解在硫酸中的V2O5进行氧化还原反应，得到VO2+溶液，随后通入负极再次电解得到等量的三价钒离子和四价钒离子。这两种方法都具有高能耗和动力学过程缓慢的特点，因此研究者也不断对钒电解液的制备流程及工艺进行优化。
目前已有报道的电解液制备优化包括将钒前驱体改用高纯度VOCl3直接电解的方式以及采用VOSO4作为前驱体进行催化还原的方法，得到等量的三价钒离子和四价钒离子，具有各自的特点和优势。其中电解法能够持续制备大量高浓度的钒电解液、操作简单、易于工业化生产，但也存在速率慢、设备要求高、耗能高、成本高等缺点。在《电解法制备钒电解液的技术分析——以电解法制备钒电解液相关专利为例》文章中简要概述了相关公司利用电解法制备全钒液流电池电解液专利情况，帮助读者对电解法制备钒电解液技术有更加深入的了解。总的来说，化学还原法与电解法各有优缺点，要根据具体情况择优选择。
电解液是钒电池最大的成本来源，其占比超过50%。钒电解液降本能有效实现钒电池储能系统降本，其降本可能性有哪些？目前看来，钒电解液利用率有待进一步提升。电解液的体积和浓度决定了全钒液流电池储能系统能够储存的最大能量，电解液中五氧化二钒占成本的80%以上，理论上储存1kWh的电能需要5.6kg五氧化二钒，但目前电解液的实际利用率仅能做到70%，五氧化二钒用量约为8kg，电解液利用率的提升将减少五氧化二钒用量，进而降低投资成本。钒电池寿命到期后，钒电解液还可回收再利用，通过租赁电解液的方式能够有效降低电解液成本。如果能够促成制造-使用-回收的产业闭环，还可以进一步提高电解液的残值，钒电池全生命周期内的成本则可大幅降低。
由于制备过程中需要考虑电解质配比、温度、添加剂等多种元素才可实现高效率生产高性能钒电解液，行业壁垒较高。中和储能自主研发的钒电解液生产设备，深度融合公司领先的电堆与电解控制技术，极大提升电堆的运行稳定性，有效保障了电堆的使用寿命，降低设备维修、替换成本。目前已成功交付客户年产60,000立方米全钒液流电池电解液生产线项目，为钒电解液制备产业提供了极具竞争力的技术方案。
