今天和大家聊聊液流电池技术，并隆重推出钒电池和锌溴电池，对比两种电池的技术细节，阐述各自优劣，针尖对麦芒，力求客观公正。
先说液流电池。液流电池有什么优点？我们为什么要用它？这也许是投资者或者客户关心的问题。它的特点如下：
（1）安全性高：电池的电解液为水溶液，且反应场所和活性物质储存场所分开，不会出现着火、爆炸等事故，安全性能极高；
（2）%充放电：该类电池放电深度即SOC可达%，且对电池性能不会造成任何伤害，相反会对电池寿命有益。
（3）容量和功率可以独立配置。个人认为这是液流电池最吸引客户的地方。对于液流电池来讲，电堆的数量决定着系统的输出功率，电解液的用量决定了系统的容量，这两者相互独立。举个例子，对于1MW的项目，液流电池的容量可以是0.5MWH、1MWH、2MWH等，而铅酸就必须配置至少5MWH的容量，锂电池也至少1-2MWH。
（4）热管理简单。电池运行时，电解液在系统内部循环，带走内部的热量，同时溶液有很大的比热容，电池有很高的热稳定性。
（5）所用电极材料及膜材料均为塑料，价格低廉，同时电解液可%回收利用。
（6）系统可模块化程度高，项目选址自由度大。
当然，以上是所有液流电池的共同特点，针对不同种类的液流电池，其有各自的优缺点，其他种类包括：钒电池，锌溴电池，多硫化钠/溴，铁铬电池、全铁电池等，锌溴和钒电池的特色是正负极电解液不存在交叉污染的问题，这是两种电池脱颖而出的主要原因，一旦存在交叉污染，电池存在失效危险，会对项目造成重大麻烦。
好，问题又来了，比如我做锌溴电池的，别人会问为什么钒电池名声这么大？同样做钒电池也会有人问，你认为锌溴有哪些优势？只要谈到液流电池，这几乎是一个必问或者必答的问题，任何人想绕过这个问题，必然会给投资人或者客户留下想象的空间。
基于此，我专门搜集学习了钒电池的知识，结合我对锌溴的认识，呕心沥血，今天，我就为大伙做个系统的对比，不成敬意。
1原理
原理是对自然规律的揭示和表征，是我们利用规律的基础，每种电池都会包括两个电极反应，都有一个恒定的电极电势。
如下图，钒电池正极为V2+/V3+电对，电极电势为-0.25V，正极为V4+/V5+电对，电极电势为1.0V，所以钒电池的总电势为1.25V,受离子浓度变化的影响，实际运行时充电电压在1.25-1.6V，放电电压在1.25-1V左右。反应过程电子转移数为1；
与此对比，锌溴电池的负极为Zn/Zn2+电对，电极电势为-0.76V，正极为Br/Br-电对，电极电势为1.V，锌溴电池的总电势为1.85V，实际运行过程中受离子浓度变化影响极小，实际充电电压在1.95V，平均放电电压1.65V左右。反应过程电子转移数为2；
2电解液
电解液是电池能量交换的载体，电解液性质子在一定程度上决定了电池的特性。表征电解液承载能量大小的参数是能量密度。根据相关产品资料可知，一个30kwh的钒电池系统，需要L（2.7吨）电解液，能量密度为17Wh/L（12Wh/kg。钒电池反应过程无相变，只是离子价态和颜色的变化。钒资源有限且分散，不像铁和煤一样有个集中的区域，一般是其他矿产的副产品，含量不多，但中国有很大的钒储量。
同样一个50kwh的锌溴电池系统，需要L（kg）电解液，折合成能力密度为Wh/L（78Wh/kg）。锌溴电池反应过程发生相变，充电时，Br-转换成络合物MEPBrn，存储于储液罐内，Zn2+转化成Zn单质，镀在电堆内部。锌和溴都是丰富易得的资源，不存在资源紧张问题。
3电堆
电堆是电池能量转换的场所，是电池的核心部件，对储能系统的寿命和造价产生显著影响。
在电堆的加工制作方面，全钒和锌溴基本相同，除部分部件不同（如膜）之外。对比两种电堆的外特性，可以说各有千秋，难分伯仲，比如针对一个48V额定电压的电堆，钒电池需要40节电池串联，而锌溴只需要30片，锌溴更省料。但钒电池的功率要比锌溴高，即同等电压下，钒电池的电流要比锌溴大。所以很难根据电堆论高下。
4隔膜
隔膜是电堆的又一关键部件，其作用是隔离两个电极反应，防止活性物质相互接触，减少产生自放电。
钒电池用隔膜为离子膜，隔离V2+、V3+与V4+、V5+，防止非相邻价态的钒离子相遇，导致容量衰减。离子膜的价格较高，进口隔膜在元/平方，国产也在0元/平方左右，离子膜的库伦效率较高，可达98%左右，但膜电阻较高，对电池内部压降贡献较大；
锌溴电池用隔膜为微孔膜，隔离胶体络合物MEPBrn、Br2与Zn接触，产生自放电。微孔膜价格便宜，进口在元/平方左右，国产在50元/平米，可以和锂电池、铅酸隔膜通用。微孔膜的库伦效率稍低，只有90-95%左右。
5充放电曲线
充放电曲线是电池是对电池性能最直观的表征，其中最重要的一条曲线是电流-电压曲线。
钒电池：随着充放电深度（SOC）的增加，电池的电压有明显的变化，这源于内阻的变化。图中钒电池电堆充电电压由从65上升到77V，放电电压由65V降到50V截止。
锌溴电池：充电时电压维持在56V不变，充电末端，因浓度变化，电压升到58V截止，放电时，放电电压维持在52V不变，放电后期，因浓度变化，将至48V，判断放电完成的标志是电压乖点的到来，拐点处，电池的活性物质反应完毕。
6经济性
经济性是任何储能电池通往商业化道路上的一道障碍，必须突破，可以说，近几年内，最有潜力的储能电池一定是经济性最好的电池，这也是为什么大家看好铅碳的主要原因，铅碳在老的铅酸电池基础上做了改进，延长了循环寿命，价格只比铅酸高30%左右，铅碳面临的问题是作用机理不清楚的问题，以后再说。
回到液流电池上来，经济性是钒电池的软肋，钒电池的可研单位或企业正努力从三个方面降低成本：一是实现离子膜国产化，二是提高电流密度，减少电堆用量，三是提高钒离子的溶解度，减少电解液用量。
成本是锌溴电池的优势和两点，我在开发阶段做过测算，电池成本在元/度左右，通篇没有贵重的部件。但影响锌溴电池成本的不在电池本身，而在电力电子部分，如小功率DCDC尚不能从市场上买到，PCS价格过高等。相信随着时间的进步，电气部分的价格普降是必然。
7各自弱点
聊弱点是让一般读者最提神的时候，我的压力爆表，讲得好大家不搁意下，讲的过了，我这个平台内不缺专家，不知道会不会直接找我单挑，哈哈，应该不会，相信投资者也不会轻易被某项技术的弱项吓跑。锌溴跟我最亲近，我就先从锌溴下手。
摆在锌溴电池同行面前的主要有两个问题：溴的腐蚀和穿透性、锌枝晶。锌溴电池电解液酸度不大，PH在3.5左右，酸腐蚀基本很小，应该多来源于溴的穿透性，所以我们的工作重点之一是找到合适的材料。针对锌枝晶，可以说现在问题不算很大，因为在电解液流动状态下，枝晶现象基本解决，又加上MEP本身对锌枝晶起到很好的抑制作用，枝晶问题一般不会发生，算是一个类似火灾的隐患吧。
钒电池：钒电池也说两个，一个是V2+的氧化问题，二价钒在空气中极易氧化，造成系统容量衰减，能否保持V2+溶液的稳定性是钒电池系统稳定运行的重要因素之一，目前钒电池企业通用的做法是溶液罐内通入氮气、氩气等惰性气体进行保护，国外也有在罐内电解液表面覆盖一层难容的矿物油的方法。另一个是五价钒离子的稳定性，五价钒离子的溶解性较低，温度高时（45℃）结晶成不可逆的五氧化二钒，低温时析出晶体。针对这个问题，通常做法是在溶液中加入微量的Au、Mn等金属盐来稳定五价钒离子。再一个是水分的定向迁移，在循环过程中，因微量副反应的发生，导致水分定向迁移（小于2%）目前解决方法是在低SOC下运行。
好了，以上便是我的一家之言，不对之处还请见谅。
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