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【行业动态】中南大学刘素琴:全钒液流电池降本需产业链各方协同
来源: | 作者:之升新能源 | 发布时间: 2023-11-05 | 376 次浏览 | 分享到:
【行业动态】中南大学刘素琴:全钒液流电池降本需产业链各方协同

近日,刘素琴接受上海证券报记者专访,分享了钒电池研究与产业化的最新进展,钒电池降本的关键要素,以及对钒电池产业发展的展望。

上海证券报:您在今年5月接受采访时提到,全钒液流电池三大关键材料——电解液、电极和隔膜,在产业化过程中各自都还存在难点,请问目前最新的解决进展如何?

刘素琴:不管是哪个行业、哪个技术的发展,难点永远都会存在。只是在不同的阶段,我们对它的理解或者要求会逐渐提升。

相较于5月,各个主材其实都有进步。从隔膜来看,5PBI(聚苯并咪唑)还处在实验室阶段,现在很多企业已在进行中试。

碳毡方面,也有越来越多的企业加入到行业里。目前钒电池市场越来越好,下游给出的订单越来越多,需要更多碳毡企业提供产品,保障钒电池的交付。

电解液产能同样不足,不过好在我们已经看到拥有钒矿的企业,或者通过入股钒矿公司,来开展电解液的研究和产业化布局。

电流密度是衡量电池效率的一个关键指标。几年前业内认为100-120毫安/平方厘米已经算比较高的电流密度,现在很多公司的大型电堆电流密度已接近200毫安/平方厘米,未来的目标可能是400-500毫安/平方厘米或者更高。

提升电流密度,有赖于各个关键材料的进步,包括隔膜、电极、电解液、双极板等,它是一个系统工程,某个材料的独自进步对电池效率的提升作用不会很大。

上海证券报:市场比较关注钒电池的降成本进展。电解液占钒电池成本约50%,是最大的成本来源,如何进一步降低电解液的成本?

刘素琴:现在工艺密度提升后,电解液的成本占比可能不止50%。它的成本一方面来自原材料五氧化二钒,另一方面有关于制备过程。

目前五氧化二钒的价格大约10万元/吨,按此价格,原材料占到电解液成本的50%左右。五氧化二钒是一种大宗商品,它的价格波动将会对电解液成本、整个钒电池成本带来比较大的影响。

除此之外就是生产过程产生的成本。在流程上,目前行业一个重要的降本方式是将传统工艺改为短流程,去掉中间的成钒、焙烧及再溶解环节。在工艺上,我认为提升电解液的利用率是降低电池成本的重要方法。

电解液的利用率是指,一吨五氧化二钒实际能够产生的放电瓦时容量,和它理论上能够产生的放电瓦时容量的比值。目前电解液的利用率在60%-70%之间,星辰新能的目标是明年再提升10%

上海证券报:这与提升能量密度有何关系?

刘素琴:提升能量密度,一方面可以通过提高电解液中钒的浓度,另一方面可以通过提高钒的利用率。但是如果只提高浓度,电化学性能没有增加的话,那么对降低成本没有太大帮助。

上海证券报:如何提升电解液的利用率?

刘素琴:需要把电解液的活性提升上去,这其实是一个系统工程。电解液方面可以采用一些添加剂,另外还要考虑电解液与隔膜、电极的协同。

中国钒电池产业处于世界前列预计2030年长时储能市场起量

上海证券报:您在钒电池领域已工作20余年,能否介绍一下您在产业界的经历,您观察到过去钒电池经历了怎样的产业化过程?

刘素琴:2002年左右,我们研究团队中标了攀钢集团在全国一项研究钒的综合利用课题。攀钢集团拥有丰富的钒矿资源,希望能够继续开发钒的用途。2005年左右,我们把研究重点放在了钒电解液上。我们一直参与对钒电解液的研究,直到2012年攀钢集团钒电池电解液中试线建成。

在与攀钢集团的合作中,最开始我们并没有确定钒要用在哪个领域,在不断探索它的特性后,慢慢发现它适合用在储能中。我们也设想过,钒电池如果电解液浓度可以很快提升、做到非常高的比能量,也可以用作汽车动力电池。不过在实践中发现这个目标难度很大。

上海证券报:您为什么今年选择加入星辰新能?

刘素琴:我比较认可这个团队对产业布局的清晰思路。我的强项是基础理论方面的研究,负责从源头上解决产业化中遇到的技术问题;而创始人也找到了比较好的工程化、产业化团队来做支撑。我认为这样的组合应该是走得最快最稳的。创始团队的诚意和执行力也给了我比较深的印象。

上海证券报:最近两年,我国陆续有钒电池初创企业设立和融资。您认为目前我国钒电池产业发展处于怎样的水平?

刘素琴:处于世界前端,甚至是比较领先的。有一个重要原因是我国钒电池产业链应该是世界上最全面的,目前关键的材料和技术,国内基本都可以掌握。关键材料中的隔膜此前依赖进口,最近几年国内几家公司的产品效果已经不错。

上海证券报:钒电池如何找到自己的应用场景?目前锂电池的性价比在电化学储能中比较好,钒电池如何与之竞争?

刘素琴:我觉得成本没有一个绝对的比较值,因为不同的应用场景可能需要不同的技术。比如,特定应用场景中,只有钒电池的本质安全性才能满足它对安全性的要求。在这种场景下采购方对价格也就不会那么敏感,只有大家都适合这个场景时,才会拼价格。

上海证券报:您对钒电池产业发展的预期是怎样的?

刘素琴:我认为当前还没有到竞争很激烈的时候。从业者的重点还是把自己想做的事情想清楚,把自己的工作做好,为行业发展做出自己的贡献。现在还没到抢市场的时间点。

长期来看,预计2030年之后长时储能市场会起量。钒电池是电化学储能中一种比较适合长时储能的技术,我们看好它未来的发展。这项技术还在产业化初期,未来还是通过市场来验证,钒电池会在市场中找到自己的位置。