电解液自动再平衡技术突破！全钒液流电池长期储能效率提升至 84.66%

电子发烧友网综合报道

在“双碳”目标加速落地的背景下，全钒液流电池（VRFB）凭借安全性高、循环寿命长、容量可灵活扩展等优势，成为大规模储能领域的热门选择。然而，其长期运行中电解液失衡导致的容量衰减和效率下降问题，一直是制约商业化进程的关键瓶颈。
 
近期，扬州大学邹文江团队联合韩国国立全南大学Seunghun Jung教授，在《Applied Energy》发表的最新研究中，开发出一种“不对称自动再平衡技术（AAR）”，为这一难题提供了突破性解决方案。
 
全钒液流电池通过正负极电解液中钒离子的价态变化（V²+、V³+、V⁴+、V⁵+）实现能量存储与释放，但长期充放电过程中，钒离子、质子和水分子的不对称跨膜迁移会导致电解液在两极储罐中分布失衡——一极体积膨胀、另一极浓度稀释，最终引发容量衰减和能量效率降低。
 
传统解决方案如定期人工混合电解液、加装电解再生装置或流量控制设备，虽能部分缓解问题，却面临操作复杂、能耗增加、硬件成本高等弊端，难以满足规模化储能对经济性和可靠性的要求。
 
邹文江团队提出的AAR技术，创新性地通过优化电解液流动机制实现“自动纠偏”。该技术在放电阶段激活液压分流管，利用离子迁移的不对称性驱动电解液在两极间动态平衡，而充电阶段则关闭分流管以避免自放电损耗。这种“放电时平衡、充电时隔离”的策略，无需额外能源输入，仅通过管路系统的微小改造，即可实现电解液体积和浓度的长期稳定。
 
研究团队通过对比实验验证了AAR技术的有效性：在100次连续充放电循环中，采用AAR的VRFB表现出显著优势——放电容量稳定在1.54 Ah，容量保持率达84.66%，较无再平衡系统（NR，82.77%）和传统自动再平衡系统（AR，82.98%）分别提升1.89%和1.68%；电解液体积波动幅度小于2%，几乎可忽略不计，而 NR 系统两极体积差随循环次数增加显著扩大。
 
从性能参数看，AAR系统的能量效率（EE）达到行业领先水平，电压效率（VE）因浓度差减小而提升，库仑效率（CE）虽因分流管存在轻微自放电略有下降，但综合能效优势突出。
 
这项技术的突破不仅停留在实验室层面。其核心价值在于通过“无间断自平衡”机制，解决了传统方案中频繁停机、能耗浪费和维护成本高的痛点。对于需要长期稳定运行的大型储能系统而言，AAR 技术无需额外硬件投入，仅通过流程优化即可实现效率提升，显著降低全生命周期成本。
 
此外，电解液颜色（反映离子价态分布）在循环中保持均匀，证明其从根本上抑制了离子失衡导致的性能退化，为电池长期可靠运行提供了保障。
 
随着全球可再生能源装机量的快速增长，电网调峰、分布式储能等场景对长寿命储能技术的需求愈发迫切。全钒液流电池若能突破效率和稳定性瓶颈，将在风光储一体化、应急电源等领域展现巨大潜力。邹文江团队的研究通过理论建模与实验数据的高度吻合（体积模拟误差＜2%），为 AAR技术的工程化应用奠定了基础。目前，团队正积极推进与企业合作，目标在3-5年内实现技术落地，推动VRFB从“能用”走向“好用”。
 
值得关注的是，AAR技术的思路不仅适用于全钒液流电池，其“动态平衡”理念可为其他类型液流电池的电解液管理提供借鉴。随着储能技术研发持续升温，类似创新将加速破解“储得下、放得出、用得起”的行业难题，为清洁能源的大规模消纳和电网稳定运行提供坚实支撑。当技术突破转化为实际应用，我们离可再生能源随时可用的未来又近了一步。