充电时正极：VO++HO→VO++H++e-
充电时负极：V3++e-→V+
放电时正极：VO++H++e-→VO++HO
放电时负极：V+→V3++e-
钒具有多种价态，V5+、V4+、V3+和V+，其化学行为活跃，在酸性介质中可形成相邻价态的电对其中V5+/V4+、和V3+/V+两电对的电位差约1.5V。钒电池正、负极室通过隔膜分开，电极由电极和集流板构成；正极电解液由V5+和V4+离子溶液组成，负极电解液由V3+和V+离子溶液组成。电池充电后，正极物质为V5+离子溶液，负极为V+离子溶液；放电后，正、负极分别为V4+和V3+离子溶液，电池内部通过H+导电。V5+和V4+离子在酸性溶液中分别以VO+离子和VO+离子形式存在。关键材料：1、钒电池电解液
最初，电解液是将VOSO4直接溶解于HSO4中制得，但由于VOSO4价格较高，人们开始把目光转向其它钒化合物如VO5、NH4VO3等。制备电解液的方法主要有两种：混合加热制备法和电解法。其中混合加热法适合于制取lmol/L电解液，电解法可制取3~5mol/L的电解液。
、钒电池隔膜
钒电池的隔膜必须抑制正负极电解液中不同价态的钒离子的交叉混合，而不阻碍氢离子通过隔膜，传递电荷。这就要求选用具有良好导电性和较好选择透过性的离子交换膜，最好选用允许氢离子通过的阳离子交换膜。电池隔膜一般都以阳离子交换膜为主，也有用Nafion膜(Dupont)的，但后者价格较贵。对阳离子交换膜进行处理，提高亲水性、选择透过性和增长使用寿命，是提高钒电池效率的途径之一。全氟磺酸型离子交换膜是由杜邦公司率先研制成功，并以Nafion为其商标，是性能最好的一种离子交换膜。
（1）高选择性；
（）低膜电阻；
（3）足够的化学稳定性。
3、钒电池电极材料
全钒液流电池要达到大容量的储能，必须实现若干个单电池的串联或者并联，这样除了端电极外，基本所有的电极都要求制成双极化电极。由于VO+的强氧化性及硫酸的强酸性，作为钒电池的电极材料必须具备耐强氧化和强酸性，电阻低，导电性能好，机械强度高，电化学活性好等特点。钒电池电极材料主要分为三类：金属类，如Pb，Ti等；炭素类，如石墨、碳布、碳毡等；复合材料类，如导电聚合物、高分子复合材料等。
（1）对电池正负极化学反应有较高的活性，降低电极反应的火花电位；（）优异的导电能力，减少充放电过程中电池的欧姆极化；（3）较好的三维立体结构，便于电解液流动，减少电池工作时输送电解液循环泵的损耗；（4）较高的化学及电化学稳定性，延长电池的使用寿命。特点：
钒电池作为储能系统使用，具有以下特点：
1、电池的输出功率取决于电池堆的大小，储能容量取决于电解液储量和浓度，因此它的设计非常灵活，当输出功率一定时，要增加储能容量，只要增大电解液储存罐的容积或提高电解质浓度；
、钒电池的活性物质存在于液体中，电解质离子只有钒离子一种，故充放电时无其它电池常有的物相变化，电池使用寿命长；
3、充、放电性能好，可深度放电而不损坏电池；
4、自放电低，在系统处于关闭模式时，储罐中的电解液无自放电现象；
5、钒电池选址自由度大，系统可全自动封闭运行，无污染，维护简单，操作成本低；
6、电池系统无潜在的爆炸或着火危险，安全性高；
7、电池部件多为廉价的碳材料、工程塑料，材料来源丰富，易回收，不需要贵金属作电极催化剂；
8、能量效率高，可达75%~80%，性价比非常高；
9、启动速度快，如果电堆里充满电解液可在min内启动，在运行过程中充放电状态切换只需要0.0s。
劣势1、能量密度低，先进的产品能量密度大概只有40Wh/kg。铅酸电池大概有35Wh/kg。
、因为能量密度低，又是液流电池，所以占地面积大。
3、国际先进水平的工作温度范围为5°和45°C，过高或过低都需要调节。
钒电池研发的关键技术难题
1、大面积复合双电极的制备
、石墨毡电极材料制备
3、电池隔膜是制约钒电池发展的重要因素
4、电解液方面的问题
稳定的高浓度电解液，较宽的温度适应性以及较低杂质浓度和成本是电解液亟待解决的问题。
5、电池组装方面的问题商业化面临三大瓶颈
一是成本尚待进一步突破，市场尚待进一步打开。尽管我国全钒液流电池成本低于国际水平，但与铅蓄、锂离子电池相比依然处于较高水平，全钒液流电池初始投资达到-元/kWh,-元/kW，导致近两年全钒液流电池市场占比有所下降。
二是标准体系不够健全，标准建设刚刚起步。全钒液流电池储能作为新兴产业，国内外相关标准制定均处于积极探索阶段，我国作为具有国际领先水平的全钒液流电池技术持有国，仅出台了全钒液流电池术语、安全方面的国家标准。
三是商业模式亟待创新，补贴*策尚未建立。目前储能运行主要采用“投资+运营”模式，使得投资压力大、风险高，投资项目集中在发电侧和用户侧，发电侧主要依靠限电时段的弃电量存储、用户侧依靠峰谷价差实现套利和电费管理，但均存在定价、补偿机制不完善等问题。
电池的输出功率取决于电堆的大小和数量，储能容量取决于电解液容量和浓度，因此液流电池的规模设计非常灵活：只要增加电堆的面积和电堆的数量，就可以增加输出功率；只要增加电解液的体积，就可以增加储能容量。
全钒液流电池适用于调峰电源系统、大规模光伏电源系统、风能发电系统的储能以及不间断电源或应急电源系统。
铁-铬液流电池与其他电化学电池的技术对比见表1，关键原材料的储量及价格对比见表。表1铁-铬液流电池与其他电化学电池技术对比表注：①年产能MW的估算结果。表铁铬液流电池与其他电化学电池关键原材料对比表
注：①数据来源于USGS（美国地质勘探局）年报告；②关键原材料价格为年月14日价格。
表kW/1.5MW·h铁-铬液流电池储能示范项目设计参数铁铬液流电池优缺点：预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇