中国科学院院士叶志镇：锌溴液流电池或成为储能电池产业化解决方案

近日，第十三届中国国际储能大会在杭州召开。在开幕式上，中国科学院院士、浙江大学材料科学与工程学院教授叶志镇发表主题演讲。叶志镇认为，在储能产业化方面，锂离子电池具有一定的局限性，而锌溴液流电池则表现出较大潜力。

在“双碳“目标的指引下，储能技术成为新能源产业发展的重要锚点。在能源的实际应用中，储能系统能够起到平抑能量波动，实现能量平滑、稳定输出，提高实际能量利用率的作用，是弥补当下主流零碳新能源技术短板的重要手段。以此为基础，加快新型储能技术的规模化应用也被列入“十四五”规划，成为2035年的远景目标。

叶志镇指出，储能产业对电池的性能具有较高要求，对电池在安全、成本、使用寿命和可持续性方面提出挑战。在产业发展的严苛要求下，液流电池展现出较大潜力。《储能产业研究白皮书》统计数据显示，到2026年，中国新型储能累计装机规模将达到48.5GW，其中，液流电池作为国家重点着力发展的一项技术，预计新增装机量达5GW。

锂离子电池具有能量密度高、响应速度快的优势，在动力电池领域独占鳌头，占有巨大的市场份额。由赛迪顾问与四川射洪市政府发布的《2022年中国锂电产业发展指数(遂宁指数)》显示，2022年，全球锂离子电池市场规模超过1100.0GWh，其中中国锂离子电池市场规模750.0GWh，占全球比重近七成，锂离子电池全球市场占有率进一步提高，已连续六年成为全球最大的锂离子电池市场。但在储能电池领域，锂离子电池却由于自身性质限制面临着竞争力下降的困境。叶志镇表示，锂离子电池在储能领域的瓶颈主要有三点：一是作为其核心原料的金属锂可逆性较差，在电解液的持续消耗下，难以实现高比能锂离子电池的长寿命;二是锂金属负极的库伦效率较低，反应生成的沉积锂晶粒尺寸和微观结构会影响锂的镀/脱锂效率;三是石墨负极锂离子电池已接近理论极限，难以再开拓更高的发展空间。

因此，为达成“双碳“目标，实现绿色能源的大规模普及，替代性的储能电池技术研发刻不容缓。叶志镇认为，锌溴液流电池或可成为储能电池产业化的解决方案。

锌溴液流电池作为被普遍认为具有较高潜力的储能电池，具有高安全、低成本、长寿命、易集成、易运维的特点。据介绍，锌溴液流电池的材料成本仅是锂离子电池的20%至30%，其运行方式也决定了液流电池在安全性方面具有独特的优势。

然而，正如叶志镇所言，目前，锌溴液流电池在国际上还处于发展阶段，其在技术应用层面还远达不到锂离子电池的水平。要实现锌溴液流电池的产业化，有许多技术难题待解决。一方面，锌溴液流电池的电极与电解液需要发展新材料。现有材料会在使用过程中产生化学反应，生成锌枝晶等反应物，导致锌负极低电镀甚至电镀剥离，库伦效率降低，容量退化，并产生严重的自放电问题，导致资源的浪费。另一方面，在大尺寸电池场景下，电堆系统也面临着压降大、效率损失高、电极内部传质较差的难题。要突破这个技术瓶颈，需要对电堆系统的流动和传质结构作出协同优化，令流道和电极结构共同作用于离子传递和电解液压降。

叶志镇表示，我国已经在突破上述技术瓶颈上取得了一定进展，朝锌溴液流电池的产业化迈出了坚实的一步。“我们要真正做一个能够大量应用的产业，安全、成本、性能要协同发展。”叶志镇强调。长时储能正处在一个由移动电池走向百家争鸣的时代，多样化的储能技术遍地开花，各有利弊。储能产业要迈入大规模应用的时代、储能技术要实现产业化，仍然需要行业先行者们不断探索。