全釩液流電池是一種以金屬釩離子為活性物質(zhì)的液態(tài)氧化還原可再生電池，其系統(tǒng)主要由電堆、電解液和其他部分組成。電解液是釩電池的關(guān)鍵材料，不同于鋰離子電池，釩電池電解液直接充當(dāng)電池系統(tǒng)的正負(fù)極。
釩電池的正極電解液為含有四價(jià)和五價(jià)釩離子的硫酸溶液，負(fù)極電解液為含有二價(jià)和三價(jià)釩離子的硫酸溶液。在對電池進(jìn)行充、放電時(shí)，正負(fù)極電解液在離子交換膜兩側(cè)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。作為電能的存儲介質(zhì)，電解液的體積和濃度決定了全釩液流電池儲能系統(tǒng)能夠儲存的最大能量；此外，電解液的純度（一般需達(dá)到99.9%以上）、穩(wěn)定性、適用溫度范圍等因素也將對全釩液流電池的運(yùn)行效率和壽命造成較大影響。因此，電解液的開發(fā)和制備能力是全釩液流電池性能提升的關(guān)鍵突破口。電解液在制備過程中對雜質(zhì)、價(jià)態(tài)的控制要求較高，目前釩電解液的制備方法主要有物理法、化學(xué)還原法和電解法。物理溶解法是直接將高純度的VOSO4固體溶于硫酸制得電解液。化學(xué)還原法是利用還原劑（如氫氣、硫單質(zhì)、醇等）將高價(jià)的釩氧化物或釩酸鹽還原來制備電解液。電解法又可以進(jìn)一步分為直接電解和間接電解兩種方式。直接電解法是將溶解在硫酸中的V2O5通入電解池負(fù)極，通電后，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)，得到等量的三價(jià)釩離子和四價(jià)釩離子，反應(yīng)原理如下：
而間接電解法則是利用具有還原性的物質(zhì)（如草酸、二氧化硫等）與溶解在硫酸中的V2O5進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，得到VO2+溶液，隨后通入負(fù)極再次電解得到等量的三價(jià)釩離子和四價(jià)釩離子。這兩種方法都具有高能耗和動(dòng)力學(xué)過程緩慢的特點(diǎn)，因此研究者也不斷對釩電解液的制備流程及工藝進(jìn)行優(yōu)化。
目前已有報(bào)道的電解液制備優(yōu)化包括將釩前驅(qū)體改用高純度VOCl3直接電解的方式以及采用VOSO4作為前驅(qū)體進(jìn)行催化還原的方法，得到等量的三價(jià)釩離子和四價(jià)釩離子，具有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢。其中電解法能夠持續(xù)制備大量高濃度的釩電解液、操作簡單、易于工業(yè)化生產(chǎn)，但也存在速率慢、設(shè)備要求高、耗能高、成本高等缺點(diǎn)。在《電解法制備釩電解液的技術(shù)分析——以電解法制備釩電解液相關(guān)專利為例》文章中簡要概述了相關(guān)公司利用電解法制備全釩液流電池電解液專利情況，幫助讀者對電解法制備釩電解液技術(shù)有更加深入的了解。總的來說，化學(xué)還原法與電解法各有優(yōu)缺點(diǎn)，要根據(jù)具體情況擇優(yōu)選擇。
電解液是釩電池最大的成本來源，其占比超過50%。釩電解液降本能有效實(shí)現(xiàn)釩電池儲能系統(tǒng)降本，其降本可能性有哪些？目前看來，釩電解液利用率有待進(jìn)一步提升。電解液的體積和濃度決定了全釩液流電池儲能系統(tǒng)能夠儲存的最大能量，電解液中五氧化二釩占成本的80%以上，理論上儲存1kWh的電能需要5.6kg五氧化二釩，但目前電解液的實(shí)際利用率僅能做到70%，五氧化二釩用量約為8kg，電解液利用率的提升將減少五氧化二釩用量，進(jìn)而降低投資成本。釩電池壽命到期后，釩電解液還可回收再利用，通過租賃電解液的方式能夠有效降低電解液成本。如果能夠促成制造-使用-回收的產(chǎn)業(yè)閉環(huán)，還可以進(jìn)一步提高電解液的殘值，釩電池全生命周期內(nèi)的成本則可大幅降低。
由于制備過程中需要考慮電解質(zhì)配比、溫度、添加劑等多種元素才可實(shí)現(xiàn)高效率生產(chǎn)高性能釩電解液，行業(yè)壁壘較高。中和儲能自主研發(fā)的釩電解液生產(chǎn)設(shè)備，深度融合公司領(lǐng)先的電堆與電解控制技術(shù)，極大提升電堆的運(yùn)行穩(wěn)定性，有效保障了電堆的使用壽命，降低設(shè)備維修、替換成本。目前已成功交付客戶年產(chǎn)60,000立方米全釩液流電池電解液生產(chǎn)線項(xiàng)目，為釩電解液制備產(chǎn)業(yè)提供了極具競爭力的技術(shù)方案。
