中國推出超低成本“全鐵液流電池”，用于可再生能源存儲

據南華早報報道，下一代大規模儲能系統實現超低成本與創紀錄壽命雙重突破，為全球能源轉型破解關鍵瓶頸。

4月27日消息，中國科學院金屬研究所團隊在“全鐵液流電池”技術上取得重大突破，開發出高穩定性電解液，可實現數千次充放電循環無明顯容量損失，相關成果在線發表于《先進能源材料》期刊。該突破有望大幅降低可再生能源存儲成本，為全球能源轉型提供低成本、長壽命的大規模儲能解決方案。

當前全球能源轉型的核心瓶頸的是，太陽能、風能等可再生能源的間歇性難以通過現有技術實現大規模存儲以穩定電網。傳統鋰離子電池依賴稀缺且昂貴的鋰原料，其成本是工業原料鐵的80多倍，而全鐵液流電池憑借鐵原料儲量豐富、價格低廉，且采用不易燃水性電解液的優勢，成為長時儲能的優選方向。

此前全鐵液流電池的商業應用受限于負極鐵基陽極電解液的不穩定性——活性材料易降解、易跨膜泄漏，大幅縮短電池使用壽命。中科院團隊通過“協同設計”策略，在分子層面破解了這一難題：新研發的鐵絡合物兼具結構屏蔽與靜電屏障功能，其剛性分子框架可物理阻擋氫氧根離子攻擊鐵中心，密集負電荷形成的“力場”則能防止活性材料跨膜，從根源上解決了降解和交叉問題。

測試數據顯示，該電池可穩定運行超過6000次循環且無容量衰減，相當于16年以上日常使用，平均庫侖效率達99.4%，高功率輸出下仍保持78.5%的能量效率，活性材料交叉率較傳統系統降低兩個數量級，創下該領域性能紀錄。與美國同類酸性鐵液流電池相比，中國團隊聚焦的堿性系統，通過精準分子工程實現了更長循環壽命，且規避了析氫、枝晶形成等技術難題。

中科院在新聞稿中表示，這項研究為鐵基電解液建立了全新設計標準。對于電網規模儲能設施而言，電池耐久性直接決定壽命周期成本，該全鐵液流電池的突破，有望推動可再生能源大規模并網，為全球能源轉型注入新動力。

據悉，該團隊由唐奡研究員、李瑛研究員領銜，通過篩選12種有機配體、合成11種鐵配合物，最終確定雙配體螯合負極液，其獨特結構可重塑鐵離子溶劑化結構，讓配體滲透速率較傳統體系大幅降低。實測顯示，該電池在0.9M高濃度工況下仍可穩定循環2000次，能量效率達71.5%，峰值功率密度達392.1mW·cm?2，全面突破傳統全鐵液流電池的性能局限。

從行業背景來看，全球長時儲能需求正快速攀升，據國際能源署報告，到2030年全球長時儲能裝機需求將達680GW，電化學儲能需填補40%的容量缺口。當前主流全釩液流電池受制于釩資源稀缺、價格波動，而鐵基液流電池因鐵資源儲量超800億噸、電解液成本較釩電池低60%以上，成為最優替代方案。

目前全鐵液流電池正處于產業化快速推進階段，全球市場由美國ESS公司壟斷，其產品已應用于加州電網調頻項目。我國雖在鐵鹽提純等環節仍有短板，但此次中科院的突破，讓我國在堿性全鐵液流電池領域形成技術優勢，打破了國外技術壟斷，助力我國在全球儲能競爭中占據主動。