釩電池VS鋰電池，誰(shuí)能引領(lǐng)未來(lái)

過(guò)去的九月，中國(guó)的釩電池市場(chǎng)迎來(lái)了兩個(gè)標(biāo)志性的事件。

9月20日，三峽能源新疆250MW/1GWh全釩液流儲(chǔ)能項(xiàng)目開(kāi)工。據(jù)悉，這國(guó)內(nèi)首個(gè)GWh級(jí)全釩液流電池項(xiàng)目，將于2023年底前并網(wǎng)。

9月29日，首個(gè)國(guó)家級(jí)大型化學(xué)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目、全球最大的全釩液流電池儲(chǔ)能電站，大連液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站(200MW/800MWh)一期工程(100MW/400MWh)已并入遼寧電網(wǎng)，預(yù)計(jì)10月中旬投用。

相較當(dāng)前的儲(chǔ)能“一哥”鋰電池儲(chǔ)能，釩電池看似正在成為儲(chǔ)能賽道的新寵，這帶來(lái)了一個(gè)疑問(wèn)，釩電池VS鋰電池，釩電池會(huì)是未來(lái)嗎?

釩電池優(yōu)勢(shì)顯著

釩電池的第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是安全性高。

由于釩電池的電解液基質(zhì)采用水性溶液，使用過(guò)程中沒(méi)有固相反應(yīng)，因此不存在起火、爆炸等風(fēng)險(xiǎn);且過(guò)充過(guò)放也只會(huì)造成水的電解，通過(guò)將產(chǎn)生的氫氣及時(shí)排出即可保證安全使用;平時(shí)電解液和電堆分開(kāi)存放，也成功避免了自放電現(xiàn)象。

釩電池的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是擴(kuò)容簡(jiǎn)單。

釩電池能方便應(yīng)用模塊化管理，功率和容量可以單獨(dú)設(shè)計(jì)，通過(guò)將多組儲(chǔ)能單元并聯(lián)接入母線，便可構(gòu)建起更大規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng)。因此擴(kuò)容簡(jiǎn)單，相較于磷酸鐵鋰電池，在大容量的情形下不會(huì)增加額外的安全性風(fēng)險(xiǎn)。

釩電池的第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是循環(huán)壽命長(zhǎng)。

釩電池在使用中不會(huì)發(fā)生物理變化，電池容量損失很小。即使電池使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，性能下降，也可以通過(guò)修復(fù)電解液的活性來(lái)恢復(fù)。

釩電池的使用壽命往往在10年以上，可充放電15000次以上，是鋰電池的3倍以上。在開(kāi)頭提到的大連儲(chǔ)能電站，釩電池的充放電次數(shù)可以超過(guò)2萬(wàn)次。

釩電池第四個(gè)優(yōu)點(diǎn)是全生命周期成本較低。

釩電池初始投資成本較高，但由于釩電池的循環(huán)壽命較長(zhǎng)，因此在全生命周期成本方面有一定優(yōu)勢(shì)。

劣勢(shì)不容忽視

釩電池能量密度低是一大劣勢(shì)。

由于釩的分子質(zhì)量比較大，釩電池的能量密度只有12-40Wh/kg，只有鋰電池的十分之一，但體積卻是鋰電池的3-5倍，極大地阻礙了釩電池在消費(fèi)電子和動(dòng)力電池中的應(yīng)用。

其次，釩電池的初期安裝成本太高。

由于其產(chǎn)業(yè)鏈的不完善，其目前的初裝成本是鋰電池的兩倍以上，可能要等到量產(chǎn)后才能達(dá)到低于鋰電池的水平。

同時(shí)，釩電池對(duì)環(huán)境溫度有著接近苛刻的要求。

最高不能超過(guò)45°C，因?yàn)橐坏┏^(guò)這個(gè)溫度，正極溶液中就將析出沉淀物堵塞流道，使其報(bào)廢。然而，對(duì)于電池來(lái)說(shuō)，電解液只要在反應(yīng)就會(huì)放熱，45°C是一個(gè)非常容易達(dá)到的溫度。

釩電池VS鋰電池

釩電池VS鋰電池，其不同點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

電池結(jié)構(gòu)：

釩電池的電解液和電堆是相互獨(dú)立的，因此釩電池設(shè)計(jì)靈活，可以按需組合、定制。不過(guò)釩電池的體積要比鋰電池大得多。

釩電池的功率單元和容量單元是相互獨(dú)立的“解耦設(shè)計(jì)”，擴(kuò)容性強(qiáng)，模塊化設(shè)計(jì)，更利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模和低成本的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。

▲儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)，釩電池單位成本越低

釩液流電池輸出功率由電池堆棧所具有的數(shù)量和大小決定,儲(chǔ)能容量大小主要取決于電解液的體積和濃度,可根據(jù)需求任意調(diào)整容量;鋰電池容量增長(zhǎng)非線性，擴(kuò)容邊際成本高。

安全性：

由于鋰離子電池使用高度易燃的有機(jī)電解液，存在熱失控情形下的爆燃風(fēng)險(xiǎn)，只能降低概率而無(wú)法絕對(duì)避免。據(jù)光大證券統(tǒng)計(jì)，從2011年到2022年4月，全球總計(jì)發(fā)生34起儲(chǔ)能電站爆炸事件，其中由鋰電池引起的事故高達(dá)32起。

相比之下，全釩液流電池是水系循環(huán)體系，本身不可燃，也不發(fā)生熱累積，正負(fù)極活性物質(zhì)反應(yīng)溫和，因此具有本征安全性。

礦產(chǎn)資源占有量：

釩資源自主可控。截至2021年底，中國(guó)釩資源儲(chǔ)量占全球39%，產(chǎn)量占全球68%，均處全球第一。而鋰資源中國(guó)儲(chǔ)量占比僅7%，資源集中于智利(41%)、澳大利亞(25%)、阿根廷(10%)。

成本：

短期內(nèi)，鋰離子電池的初始投資成本低于全釩液流電池，主要原因在于全釩液流電池缺乏規(guī)模效應(yīng)。但長(zhǎng)期來(lái)看，全釩液流電池在全生命周期內(nèi)的平均成本遠(yuǎn)低于鋰離子電池，而且初始投資成本還有較大的下降空間。

目前，鋰電池的裝機(jī)量在全國(guó)占比90%，但是，在大規(guī)模、大容量的儲(chǔ)能需求場(chǎng)景中，釩電池蓄勢(shì)待發(fā)。據(jù)中信證券稱(chēng)，預(yù)計(jì)2030年長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能裝機(jī)量將達(dá)到150GW，國(guó)內(nèi)釩電池累計(jì)新增24GW。日趨火熱的市場(chǎng)和極具潛力的增長(zhǎng)空間似乎正在逐步證明，釩電池或許真的有望引領(lǐng)儲(chǔ)能的未來(lái)。