一種新型的電池，“搖椅電池”的原理分析

（文章來(lái)源：科研小蟲(chóng)）
液流電池會(huì)使鋰離子電池技術(shù)開(kāi)始走下坡路嗎當(dāng)前，國(guó)際上主要的化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)包括鈉硫電池、鋰電池、液流電池、鉛酸電池、磷酸鐵鋰電池等。液流電池一般是通過(guò)液態(tài)活性物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)電能存儲(chǔ)與釋放的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置。

液流電池會(huì)使鋰離子電池技術(shù)開(kāi)始走下坡路嗎？氧化還原液流電池市場(chǎng)正在逐步增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年液流電池的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到30％，從住宅到電網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用，液流電池將具備解決能源存儲(chǔ)市場(chǎng)各個(gè)領(lǐng)域問(wèn)題的能力。液流電池安全水平高且易于回收，十分有希望能在未來(lái)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)中大規(guī)模應(yīng)用。鋰離子儲(chǔ)能裝置不能很好地?cái)U(kuò)展到為城市提供更大規(guī)模儲(chǔ)能備用電源，但液流電池能夠填補(bǔ)這一空缺。它們將電荷儲(chǔ)存在含有液體電解質(zhì)的容器中，液體電解質(zhì)在循環(huán)泵的作用下，可以實(shí)現(xiàn)流轉(zhuǎn)以形成電流，實(shí)現(xiàn)放電；用過(guò)的電解質(zhì)隨后再返回到容器中。

盡管市場(chǎng)目前鋰離子電池技術(shù)占主導(dǎo)地位，但一家數(shù)據(jù)分析公司預(yù)測(cè)顯示，在儲(chǔ)能領(lǐng)域，大量可用的釩氧化還原液流電池（VRFB）令鋰離子電池開(kāi)始走下坡路。

與鋰電池相比，液流電池確實(shí)有一些優(yōu)勢(shì)。然而，這項(xiàng)技術(shù)一直處于研發(fā)階段，遲遲未能投入實(shí)際應(yīng)用，其原因就在于自身的局限性。盡管遇到阻礙，但是探索仍要繼續(xù)，人類(lèi)一邊使用相對(duì)穩(wěn)妥的新型電池技術(shù)，一邊也在不斷尋找更加清潔的能源來(lái)提升電池技術(shù)。

液流電池相比鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)：液流電池領(lǐng)域并不算“荒地”，上世紀(jì)60年代，鐵—鉻體系的氧化還原電池就已經(jīng)出現(xiàn)，可看作是全釩液流電池的前身。經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，該技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，并有望投入商用。與鋰離子電池相比，這種液流電池確實(shí)存在優(yōu)勢(shì)。對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最重要的因素是電量和功率。通常情況下，釩液流電池可承受的功率取決于電堆大小，而電量的多少則與儲(chǔ)能罐的大小成正比。無(wú)論工程項(xiàng)目對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)提出怎樣的要求，設(shè)計(jì)者都可以靈活地做出相應(yīng)的設(shè)計(jì)并且能夠隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

目前市面上的鋰電池壽命約為1000~5000次。其主要儲(chǔ)能原理是在固態(tài)電極上的嵌入和脫嵌，此種方式極易產(chǎn)生裂紋從而使電池壽命終結(jié)。液流電池的充放電機(jī)理則是基于化合價(jià)的變化，而非普通電池的物理變化，故而使用壽命極長(zhǎng)。液流電池的特性使其安全性能得以保障。無(wú)起火或爆炸隱患，即使遭遇大電流也不會(huì)有什么安全問(wèn)題。此外，液流電池能量效率高達(dá)75%~80%，啟動(dòng)速度只需0.02s，且電池部件多為廉價(jià)的碳材料，無(wú)需貴金屬作催化劑。

總結(jié)：液流電池遲遲未能商用，自身局限性較多。在電池技術(shù)乃至任何一種技術(shù)的發(fā)展道路上，既需要穩(wěn)妥成熟的前行，也需要大膽前衛(wèi)的創(chuàng)新，二者結(jié)合才可能更好地推動(dòng)移動(dòng)時(shí)代的進(jìn)一步發(fā)展。
（責(zé)任編輯：fqj）