裁剪转发加自评，发布者：LDES | 来源：ESPlaza 2023-12-11 14:38:57
“真正可以应用的大规模、长时间液流电池需要有几个本质的特征：容量和功率解耦；电解液尽可能是水系的；不受资源限制，可以做到TWh级的规模，成本也要足够低。”
//初始以及全生命周期的成本，是决定各类液流电池、特别是铁铬，能否大规模商业化，并且至少在长时储能上超出锂电的核心要素。价格可能才是拼多多干翻淘天、京东的最大原因，而影响成本的要素核心就是容量、功率、与关键原材料价格，如电解液、隔膜；这些基本就是研究液流电池的主要方向了。能搞懂这些，并对过去，更重要的是今年及未来2~3年的变化趋势，有所了解或把握，那振华股份的机会，逻辑上应该就能把握了。
液流电池领域知名专家、美国Cougar Creek Technologies公司创始人兼CEO李利宇在接受ESPLaza长时储能网的专访时说道。
老玩家弃“钒”而投“铁铬”
李利宇回忆道，20世纪80年代末，美国迫切需要一种更长时的储能方案，尤其是大型集团公司的数据中心和美国军方海港上的独立电网。1984年，新南威尔士大学首次提出全钒液流电池原理，钒电池技术问世，其显著的长时储能特性吸引了诸多研究机构的关注。
关于钒液流电池技术的研究也逐渐开始在美国兴起，其中较为知名的研究机构就是美国太平洋西北国家实验室（PNNL）。李利宇是液流电池的老玩家，他博士毕业后在清华大学担任助理教授，随后前往美国加入PNNL，在此期间担任液流电池及化工催化领域首席科学家，并先后发明全钒混合酸体系、全钒盐酸体系、铁钒液流体系。
2012年，李利宇作为联合创始人之一成立了Unienergy Corporation（简称UET，主要研发用于大规模储能的全钒液流电池）。
“我作为第一发明人发明了全钒混合酸体系、全钒盐酸体系，甚至铁钒液流电池，但这一切都需要钒，如果没有钒，这些发明也就没有意义，因为这是钒资源的供应问题，和技术没有关系。”在谈及自己的众多发明时，李利宇如是说道。虽然钒液流电池的优势明显，但李利宇认为，该技术路线受限于钒矿资源，难以做到TWh级，注定走不远。
一方面，全球钒生产高度集中于中国、俄罗斯、南非和巴西等国，几乎供给了全球的原生钒需求，身在美国的李利宇更是深知能用于液流电池的钒资源实在有限。另一方面，钒的价格波动较大，钒电池电解液降本空间有限。五氧化二钒（片钒）价格2017年之前较稳定，从2017年6月起逐步上升至约49万元/t，创历史新高，之后下滑，至2021年8月降至约14.5万元/t，钒价下滑75%。
//中海储能在10多年前决定走什么技术路线时，曾做过深入对比研究，钒的高价及大幅波动特性，是导致他们不走更为成熟的钒液流电池而选当时存在几大重要问题的铁铬路线的核心原因。这是站在非常长远眼光来考虑或做出的决策，做出了就几乎难以改变了。中海现在的电池产能建设、电站项目都是铁铬，虽然可能也在研究钒液流，但跟当前国内钒液流众多玩家相比，就没有优势了。而国内为什么仅当下而言，钒液流大幅领先铁铬呢？个人主观认为，这是非常符合国内各行各业的国情的。以第一性或终局思维来思考的国内企业太少了。这话感觉懂的自然懂，让我再解释，好像也解释不清楚。
2017年底，李利宇离开了UET，随后将研究方向转向了铁铬液流电池。//这是很重要的信息，毕竟他是全球铁铬液流顶级专家。要记住这个时间。
2018年，李利宇创立了Cougar Creek Technologies公司，从事铁铬液流储能电池技术研究和应用推广，并发明了近中性铁铬络合物体系。李利宇称：“铁铬矿的资源丰富且价格便宜，一吨铁铬矿的铬含量达40%以上，目前的销售价大概在2000元/吨。而五氧化二钒的价格目前在10万元/吨左右，差距明显。”
突破铁铬液流电池的技术瓶颈
事实上，铁铬液流电池的概念于1974年提出，要早于钒液流电池，为何该技术发展缓慢，甚至一度停滞不前？据李利宇介绍，传统铁铬液流电池存在几点难以克服的缺陷：
首先，铁铬液流电池的电解液具有强酸性，使用2摩尔/升的盐酸或者更高浓度，腐蚀性较强，且操作起来有一定的温度要求；//振华最近的专利，就是在解决这方面的问题
其次，铬离子的电化学活性不高，不利于正负极电解液的化学反应平衡，影响电池性能，需要提高温度、添加金属催化剂。但随着充放电过程中电位的不断变化，金属催化剂不会保持在里面，导致电池系统不稳定；
另外，铁铬液流电池最重要的一个问题就是析氢，电池工作过程中易发生析氢反应，让铁铬液流电池无法正常工作。铁铬液流电池Cr2+/Cr3+电对的氧化还原电位为-0.41V，接近水在碳电极表面析出氢气所需的过电位，再加上反应活性较差所造成的明显极化损失，在常温下，铁铬液流电池的阴极在充电末期会出现析氢现象，降低电池系统的库仑效率；
//研究时遇到不懂的，也许多花几分钟，效果就完全不同了。库伦效率前期看的时候，不懂我也就算了，今天查一下，意思其实就是电池的充放电效率，这是专业术语。
除了析氢导致的电池容量衰减以外，铬本身也存在老化机制。在铁铬液流体系中，有一种可以和氯络合的铬活性非常好，但随着电池系统的运行，这种铬逐渐出现钝化的情况，久而久之就转变为六水化铬，从而影响电池循环寿命。
为了解决这一问题，李利宇开始对铬的络合物展开进一步研究。其中发现，铬其实可以和很多分子络合，加入含氮原子的配位体之后，就转化成含氮的有机化合物。
铁铬络和物的生成改变了传统铁铬液流电池的化学环境。李利宇称：“络合物形成之后，我们实验室电池的库伦效率可以达到94%、95%、96%，而一般在30%、50%左右的能量效率也能提升至70%以上，且络合物的形成还降低了铁铬液流电池的析氢反应。”
//这个实验室效率也太高了吧？中海近期提到他们的电池效率刚突破80%，这个已经是可以生产的电池水平。不清楚这里的94%以上，到了生产阶段会降为多少？值得关注。
100美元/千瓦时的低初装成本
“液流电池技术路线之争，其本质就是成本之争，所有的技术最终都要回到商业化本质，而非技术自身的优劣。”李利宇的聚焦点一直在如何降低成本、如何保证规模化发展上。
在李利宇看来，目前和锂电池相比，液流电池最大的优势是安全，无燃爆风险，但仅凭这一点就想分庭抗“锂”是远远不够的。因为成本高这一问题，液流电池真正的安全优势无法发挥出来。
当前新能源配储政策不仅没有提高储能利用率，反而建而不用、建而不调，成为沉没成本，新能源投资方追求低价配储以降低成本。在这种情境下，价格足够便宜的锂电池自然比液流电池更有优势。液流电池想尽快在储能市场占据更大份额，当务之急便是降本。
//锂电因为新能源汽车爆发，规模已非常大，成本下降，但是锂电特性决定它在长时储能上是没有前途的，这几乎是无法改变的事实。而当下锂电储能走在前面，一是长时储能的市场本身还未起来，而是成本低，商业化角度、中短期而言，资本就会先搞这些。
“以近中性铁铬络合物体系来说，在储能时长10小时，年产能100MWh的规模化生产下，能量相关成本（电解液+罐子、保温）约50美元左右每千瓦时，功率相关成本也是50美元左右每千瓦时。整个初始投资成本大概100美元/千瓦时，正常25年的寿命，假设一天一个循环，全生命周期的储电成本大概1美分/度电。”李利宇称。
100美元/千瓦时（折合720元/千瓦时），近中性铁铬络合物体系何以做到？要知道，目前应用最为成熟的钒电池的初始投资成本依然在2500元/kWh左右，720元/kWh的价格已经接近目前锂电池储能系统的初装成本。//大约也就是720万每MW，目前国内近期的铁铬项目投标成本在950~1100万每MW之间，的确有较大的下降幅度。
李利宇说，离子交换膜和电解液占液流电池全部成本的近70%，是降低成本的关键。
据李利宇介绍，近中性铁铬液流电池的电解液最初采用氯化铬盐来调配，如果从市面上直接买氯化铬盐，价高且量少，使得电解液价格高达72美元/度电。为了降低成本，可以通过使用铬铁合金制备电解液，此时电解液成本就能降到12美元/度电，且产能也能达到2.5TWh/年，制备流程相对简单；也可以使用铬铁矿还原后加酸溶解制得，这样成本会更低，产能也会很高。//如果铬铁合金可以搞电解液，而振华目前是利用三氯化铬，还是有影响的。如果利用铬铁矿就可以了，那也太神了。这对振华是利空呀。值得持续关注
离子膜方面，李利宇称：“近中性铁铬络合物体系用的是碳氢多孔膜，其成本只有全氟离子膜的1%左右。”//振华专利中提到，是10%，这里变成1%了。不知道是新闻报道的不严谨，还是博士的确是这么说了。经验上觉得1%不靠谱。
而且，和钒矿资源相比，铁、铬资源相对来说也更丰富，更能保证铁铬液流电池TWh级的大规模产能。
“我们不打算做电池生产”
和众多钒电池厂商与钒矿企业深度绑定的关系一样，Cougar Creek也已经和全球铬盐龙头振华股份，建立了合作关系。
2023年1月，Cougar Creek Technologies与振华股份签署了《知识产权许可协议》，《知识产权许可协议》授权其使用Cougar Creek名下关于铁铬液流电池系统的专利，并约定Cougar Creek为其液流储能电池关键材料研发及示范工程项目提供技术支持。
这并非李利宇与国内公司的首次合作。多年前，李利宇就通过技术授权的方式与国内一家公司展开合作，并落地了一套2MWh的铁铬液流电池储能系统。
//这里推测一下，多年前找的合作方不是振华，今年找振华来合作，背后仅仅是为了多找一家合作方吗？如果该公司实力够强，可能振华没机会跟他合作了。不过这家公司貌似不是铬盐公司。铬盐行业的老二，银河化学也在开始搞液流电池，但如果没有这种技术合作方，估计靠自己是搞不出来啥的。
李利宇称：“近中性铁铬体系与全钒体系除了电解液和离子膜不同之外，其他并无差别。钒电池的相关企业很多，技术和供应链也都做的相对成熟，我们只需要把电解液、电堆简单替换即可。”
//这个定性也很重要。只要成本下来了，技术问题解决了，铁铬代替钒液流，是非常容易的事。但就今年而言，国内搞钒液流的企业，远多于铁铬。真不知道未来会怎样？
和国内大多数液流电池技术公司不同的是，Cougar Creek的商业模式是只做技术研发和后面的市场开发，而产品生产制造将主要通过技术授权与其他厂家合作的方式来实现。
李利宇表示，“对于中国市场，我们非常有兴趣，我们也期待和更多中国本土的合作伙伴一起合作，共同推进液流电池技术的大规模发展和应用。”
//新闻早看了，在雪球发布并解读一下，感觉还是有新的收获与理解。