中南大学刘素琴：中国钒电池储能产业处于世界前列 降本需各方协同

　　记者在近日举办的中国国际新型储能发展峰会(INES 2023)上获悉，随着风光发电在电力系统的占比逐渐增加，长时储能市场潜力巨大。中南大学教授、全钒液流电池初创公司北京星辰新能科技有限公司(以下简称“星辰新能”)首席科学家刘素琴在峰会演讲时介绍，据相关机构预测，2040年全球长时储能累计投资规模将达到3万亿美元。在乐观/保守情景下，预计全球长时储能累计装机量在2030年将达到400GW/150GW，到2040年将达到2500GW/1500GW。

　　多位与会嘉宾认为，液流电池是长时储能的良好解决方案。尤其是其中的全钒液流电池(简称“钒电池”)，目前已进入商业化初期，国家政策重视，产业空间广阔。

　　自2002年与攀钢集团合作研究钒电池起，刘素琴教授已在钒电池领域从事研究、产业化工作超20年。在国际权威刊物以第一作者或通讯作者发表研究论文200余篇，论文被引7400余次，与多家钒电池公司有过合作经历。2023年年初，刘素琴加入星辰新能，再次开启与产业界的合作。

　　近日，刘素琴接受上海证券报记者专访，分享了钒电池研究与产业化的最新进展，钒电池降本的关键要素，以及对钒电池产业发展的展望。

　　钒电池效率有赖于各材料的系统性提升 关键材料产能存在缺口

　　上海证券报：您在今年5月接受采访时提到，全钒液流电池三大关键材料——电解液、电极和隔膜，在产业化过程中各自都还存在难点，请问目前最新的解决进展如何?

　　刘素琴：不管是哪个行业、哪个技术的发展，难点永远都会存在。只是在不同的阶段，我们对它的理解或者要求会逐渐提升。

　　相较于5月，各个主材其实都有进步。从隔膜来看，5月PBI(聚苯并咪唑)还处在实验室阶段，现在很多企业已在进行中试。

　　碳毡方面，也有越来越多的企业加入到行业里。目前钒电池市场越来越好，下游给出的订单越来越多，需要更多碳毡企业提供产品，保障钒电池的交付。

　　电解液产能同样不足，不过好在我们已经看到拥有钒矿的企业，或者通过入股钒矿公司，来开展电解液的研究和产业化布局。

　　电流密度是衡量电池效率的一个关键指标。几年前业内认为100-120毫安/平方厘米已经算比较高的电流密度，现在很多公司的大型电堆电流密度已接近200毫安/平方厘米，未来的目标可能是400-500毫安/平方厘米或者更高。

　　提升电流密度，有赖于各个关键材料的进步，包括隔膜、电极、电解液、双极板等，它是一个系统工程，某个材料的独自进步对电池效率的提升作用不会很大。

　　降成本的关键之一是提升电解液利用率

　　上海证券报：市场比较关注钒电池的降成本进展。电解液占钒电池成本约50%，是最大的成本来源，如何进一步降低电解液的成本?

　　刘素琴：现在工艺密度提升后，电解液的成本占比可能不止50%。它的成本一方面来自原材料五氧化二钒，另一方面有关于制备过程。

　　目前五氧化二钒的价格大约10万元/吨，按此价格，原材料占到电解液成本的50%左右。五氧化二钒是一种大宗商品，它的价格波动将会对电解液成本、整个钒电池成本带来比较大的影响。

　　除此之外就是生产过程产生的成本。在流程上，目前行业一个重要的降本方式是将传统工艺改为短流程，去掉中间的成钒、焙烧及再溶解环节。在工艺上，我认为提升电解液的利用率是降低电池成本的重要方法。

　　电解液的利用率是指，一吨五氧化二钒实际能够产生的放电瓦时容量，和它理论上能够产生的放电瓦时容量的比值。目前电解液的利用率在60%-70%之间，星辰新能的目标是明年再提升10%。

　　上海证券报：这与提升能量密度有何关系?

　　刘素琴：提升能量密度，一方面可以通过提高电解液中钒的浓度，另一方面可以通过提高钒的利用率。但是如果只提高浓度，电化学性能没有增加的话，那么对降低成本没有太大帮助。

　　上海证券报：如何提升电解液的利用率?

　　刘素琴：需要把电解液的活性提升上去，这其实是一个系统工程。电解液方面可以采用一些添加剂，另外还要考虑电解液与隔膜、电极的协同。

　　中国钒电池产业处于世界前列 预计2030年长时储能市场起量

　　上海证券报：您在钒电池领域已工作20余年，能否介绍一下您在产业界的经历，您观察到过去钒电池经历了怎样的产业化过程?

　　刘素琴：2002年左右，我们研究团队中标了攀钢集团在全国一项研究钒的综合利用课题。攀钢集团拥有丰富的钒矿资源，希望能够继续开发钒的用途。2005年左右，我们把研究重点放在了钒电解液上。我们一直参与对钒电解液的研究，直到2012年攀钢集团钒电池电解液中试线建成。

　　在与攀钢集团的合作中，最开始我们并没有确定钒要用在哪个领域，在不断探索它的特性后，慢慢发现它适合用在储能中。我们也设想过，钒电池如果电解液浓度可以很快提升、做到非常高的比能量，也可以用作汽车动力电池。不过在实践中发现这个目标难度很大。

　　上海证券报：您为什么今年选择加入星辰新能?

　　刘素琴：我比较认可这个团队对产业布局的清晰思路。我的强项是基础理论方面的研究，负责从源头上解决产业化中遇到的技术问题;而创始人也找到了比较好的工程化、产业化团队来做支撑。我认为这样的组合应该是走得最快最稳的。创始团队的诚意和执行力也给了我比较深的印象。

　　上海证券报：最近两年，我国陆续有钒电池初创企业设立和融资。您认为目前我国钒电池产业发展处于怎样的水平?

　　刘素琴：处于世界前端，甚至是比较领先的。有一个重要原因是我国钒电池产业链应该是世界上最全面的，目前关键的材料和技术，国内基本都可以掌握。关键材料中的隔膜此前依赖进口，最近几年国内几家公司的产品效果已经不错。

　　上海证券报：钒电池如何找到自己的应用场景?目前锂电池的性价比在电化学储能中比较好，钒电池如何与之竞争?

　　刘素琴：我觉得成本没有一个绝对的比较值，因为不同的应用场景可能需要不同的技术。比如，特定应用场景中，只有钒电池的本质安全性才能满足它对安全性的要求。在这种场景下采购方对价格也就不会那么敏感，只有大家都适合这个场景时，才会拼价格。

　　上海证券报：您对钒电池产业发展的预期是怎样的?

　　刘素琴：我认为当前还没有到竞争很激烈的时候。从业者的重点还是把自己想做的事情想清楚，把自己的工作做好，为行业发展做出自己的贡献。现在还没到抢市场的时间点。

　　长期来看，预计2030年之后长时储能市场会起量。钒电池是电化学储能中一种比较适合长时储能的技术，我们看好它未来的发展。这项技术还在产业化初期，未来还是通过市场来验证，钒电池会在市场中找到自己的位置。