電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報道

在“雙碳”目標加速落地的背景下，全釩液流電池（VRFB）憑借安全性高、循環(huán)壽命長、容量可靈活擴展等優(yōu)勢，成為大規(guī)模儲能領域的熱門選擇。然而，其長期運行中電解液失衡導致的容量衰減和效率下降問題，一直是制約商業(yè)化進程的關鍵瓶頸。
?
近期，揚州大學鄒文江團隊聯(lián)合韓國國立全南大學Seunghun Jung教授，在《Applied Energy》發(fā)表的最新研究中，開發(fā)出一種“不對稱自動再平衡技術（AAR）”，為這一難題提供了突破性解決方案。
?
全釩液流電池通過正負極電解液中釩離子的價態(tài)變化（V2+、V3+、V?+、V?+）實現(xiàn)能量存儲與釋放，但長期充放電過程中，釩離子、質子和水分子的不對稱跨膜遷移會導致電解液在兩極儲罐中分布失衡——一極體積膨脹、另一極濃度稀釋，最終引發(fā)容量衰減和能量效率降低。
?
傳統(tǒng)解決方案如定期人工混合電解液、加裝電解再生裝置或流量控制設備，雖能部分緩解問題，卻面臨操作復雜、能耗增加、硬件成本高等弊端，難以滿足規(guī)模化儲能對經(jīng)濟性和可靠性的要求。
?
鄒文江團隊提出的AAR技術，創(chuàng)新性地通過優(yōu)化電解液流動機制實現(xiàn)“自動糾偏”。該技術在放電階段激活液壓分流管，利用離子遷移的不對稱性驅動電解液在兩極間動態(tài)平衡，而充電階段則關閉分流管以避免自放電損耗。這種“放電時平衡、充電時隔離”的策略，無需額外能源輸入，僅通過管路系統(tǒng)的微小改造，即可實現(xiàn)電解液體積和濃度的長期穩(wěn)定。
?
研究團隊通過對比實驗驗證了AAR技術的有效性：在100次連續(xù)充放電循環(huán)中，采用AAR的VRFB表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢——放電容量穩(wěn)定在1.54 Ah，容量保持率達84.66%，較無再平衡系統(tǒng)（NR，82.77%）和傳統(tǒng)自動再平衡系統(tǒng)（AR，82.98%）分別提升1.89%和1.68%；電解液體積波動幅度小于2%，幾乎可忽略不計，而 NR 系統(tǒng)兩極體積差隨循環(huán)次數(shù)增加顯著擴大。
?
從性能參數(shù)看，AAR系統(tǒng)的能量效率（EE）達到行業(yè)領先水平，電壓效率（VE）因濃度差減小而提升，庫侖效率（CE）雖因分流管存在輕微自放電略有下降，但綜合能效優(yōu)勢突出。
?
這項技術的突破不僅停留在實驗室層面。其核心價值在于通過“無間斷自平衡”機制，解決了傳統(tǒng)方案中頻繁停機、能耗浪費和維護成本高的痛點。對于需要長期穩(wěn)定運行的大型儲能系統(tǒng)而言，AAR 技術無需額外硬件投入，僅通過流程優(yōu)化即可實現(xiàn)效率提升，顯著降低全生命周期成本。
?
此外，電解液顏色（反映離子價態(tài)分布）在循環(huán)中保持均勻，證明其從根本上抑制了離子失衡導致的性能退化，為電池長期可靠運行提供了保障。
?
隨著全球可再生能源裝機量的快速增長，電網(wǎng)調峰、分布式儲能等場景對長壽命儲能技術的需求愈發(fā)迫切。全釩液流電池若能突破效率和穩(wěn)定性瓶頸，將在風光儲一體化、應急電源等領域展現(xiàn)巨大潛力。鄒文江團隊的研究通過理論建模與實驗數(shù)據(jù)的高度吻合（體積模擬誤差＜2%），為 AAR技術的工程化應用奠定了基礎。目前，團隊正積極推進與企業(yè)合作，目標在3-5年內實現(xiàn)技術落地，推動VRFB從“能用”走向“好用”。
?
值得關注的是，AAR技術的思路不僅適用于全釩液流電池，其“動態(tài)平衡”理念可為其他類型液流電池的電解液管理提供借鑒。隨著儲能技術研發(fā)持續(xù)升溫，類似創(chuàng)新將加速破解“儲得下、放得出、用得起”的行業(yè)難題，為清潔能源的大規(guī)模消納和電網(wǎng)穩(wěn)定運行提供堅實支撐。當技術突破轉化為實際應用，我們離可再生能源隨時可用的未來又近了一步。
?
?