【技术前沿】铁基液流电池：长时电网储能技术趋势？

在《麻省理工科技评论》评选出的2022年“全球十大突破性技术”中，长时电网储能电池主要以ESS和Form Energy两家企业的铁基液流电池为代表位居其中。

每年评选的“全球十大突破性技术”具有较强的科技“策源”属性。在长时电网储能电池中，廉价持久的铁基电池有助于分担可再生能源的供应压力，扩大清洁能源的使用范围。

铁液流电池由铁、盐、水等储量丰富的材料制成，具有安全、低成本、可持续的特点。ESS和Form Energy都是铁液流电池的代表企业。

ESS公司总部位于美国俄勒冈州，其电池可以储存4到12小时的能量，并声称可以无限次充放电而不损失容量。2021年推出了其第一个电网规模的项目。Form Energy公司总部位于马萨诸塞州，公司在2021年筹集2.4亿美元，其电池可储存电能长达100小时。它的第一次安装将是在明尼苏达州的一个一兆瓦的试验工厂，预计将于2023年完成。一些分析人士认为，持续放电时间在4小时内的锂离子电池储能系统的单位成本相对较低，但在持续放电时间高于4小时的应用中，铁液流电池储能系统的成本相对更低。Form Energy公司表示，其电池的最终成本可能只有每千瓦时20美元，甚至低于未来几十年对锂离子电池的乐观预测。

在产业化应用方面，ESS公司主要有两款电池储能产品:用于商业和工业客户的400kWh的Energy Warehouse电池储能系统，以及用于公用事业规模应用的Energy Center电池储能系统。该公司预计今年将销售40~50个Energy Warehouse电池储能系统。最近，ESS表示，铁液流电池储能系统将在欧洲首次部署，预计到2025年将在欧洲具备本地制造能力。ESS预计将于2024年在欧洲大陆生产这两款电池储能产品，2025年将在欧洲大陆生产储能系统功率模块。公司长期客户软银集团的清洁能源部门SB Energy公司、Enel Green Power España公司和智利公用事业厂商Edalaysen公司。ESS此前引用了长时储能委员会(LDES)发布的报告，全球将部署85~130gWh的电池储能系统。目前，长时储能的技术路线主要包括液流电池、重力储能和绿色氢气解决方案等，其中液流电池是重要趋势之一，优势明显。在过去的几年里，该技术路线主要是钒液流电池。分析认为，液流电池可行性的主要决定因素是系统成本，这与电解液活性材料的选择密切相关。从历史上看，钒液流电池由于具有多种吸引人的电化学性能而成为首选。然而，随着价格的下跌，锂离子电池现在可以与钒液流电池在成本上进行竞争。由于钒液流电池的设计从4~6小时的持续放电时间中带来了成本优势，因此，为改善活性材料的经济性而开发的策略也在不断发展。根据美国能源部发布的《储能大挑战》报告显示，到2030年，液流电池将与锂离子电池竞争高达69GWh。峰值需求和能量转移是液流电池最具竞争力的应用。为解决钒液流电池的成本问题而开发的铁基液流电池可能会改变这一预测。值得注意的是，铁基液流电池技术仍存在一定的挑战，其效率通常很低，这意味着相当一部分能量无法回收利用。此外，随着时间的推移，副反应也会使电池退化，这意味着技术的大规模应用仍有待技术的进一步成熟和完善。

伊斯特化学主打产品：电子级N-甲基吡咯烷酮（NMP）和单壁碳纳米管（SWCNT）。

N-甲基吡咯烷酮（NMP）属于氮杂环化合物，是一种无毒性、沸点高、极性强、粘度低、腐蚀性小、溶解度大，挥发度低，稳定性好，易回收的高效选择性溶剂。是生产锂离子电池非常重要的辅助材料，一般作为正极涂布溶剂，或作为锂电池导电剂浆料溶剂。

单壁碳纳米管（SWCNT）是锂离子电池的一种新型导电剂，添加量少、能降低电极内阻、可改善常温循环和高温循环，提升能量密度，为锂离子电池提供卓越的导电性能。
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