中国推出超低成本“全铁液流电池”，用于可再生能源存储

据南华早报报道，下一代大规模储能系统实现超低成本与创纪录寿命双重突破，为全球能源转型破解关键瓶颈。

4月27日消息，中国科学院金属研究所团队在“全铁液流电池”技术上取得重大突破，开发出高稳定性电解液，可实现数千次充放电循环无明显容量损失，相关成果在线发表于《先进能源材料》期刊。该突破有望大幅降低可再生能源存储成本，为全球能源转型提供低成本、长寿命的大规模储能解决方案。

当前全球能源转型的核心瓶颈的是，太阳能、风能等可再生能源的间歇性难以通过现有技术实现大规模存储以稳定电网。传统锂离子电池依赖稀缺且昂贵的锂原料，其成本是工业原料铁的80多倍，而全铁液流电池凭借铁原料储量丰富、价格低廉，且采用不易燃水性电解液的优势，成为长时储能的优选方向。

此前全铁液流电池的商业应用受限于负极铁基阳极电解液的不稳定性——活性材料易降解、易跨膜泄漏，大幅缩短电池使用寿命。中科院团队通过“协同设计”策略，在分子层面破解了这一难题：新研发的铁络合物兼具结构屏蔽与静电屏障功能，其刚性分子框架可物理阻挡氢氧根离子攻击铁中心，密集负电荷形成的“力场”则能防止活性材料跨膜，从根源上解决了降解和交叉问题。

测试数据显示，该电池可稳定运行超过6000次循环且无容量衰减，相当于16年以上日常使用，平均库仑效率达99.4%，高功率输出下仍保持78.5%的能量效率，活性材料交叉率较传统系统降低两个数量级，创下该领域性能纪录。与美国同类酸性铁液流电池相比，中国团队聚焦的碱性系统，通过精准分子工程实现了更长循环寿命，且规避了析氢、枝晶形成等技术难题。

中科院在新闻稿中表示，这项研究为铁基电解液建立了全新设计标准。对于电网规模储能设施而言，电池耐久性直接决定寿命周期成本，该全铁液流电池的突破，有望推动可再生能源大规模并网，为全球能源转型注入新动力。

据悉，该团队由唐奡研究员、李瑛研究员领衔，通过筛选12种有机配体、合成11种铁配合物，最终确定双配体螯合负极液，其独特结构可重塑铁离子溶剂化结构，让配体渗透速率较传统体系大幅降低。实测显示，该电池在0.9M高浓度工况下仍可稳定循环2000次，能量效率达71.5%，峰值功率密度达392.1mW·cm⁻²，全面突破传统全铁液流电池的性能局限。

从行业背景来看，全球长时储能需求正快速攀升，据国际能源署报告，到2030年全球长时储能装机需求将达680GW，电化学储能需填补40%的容量缺口。当前主流全钒液流电池受制于钒资源稀缺、价格波动，而铁基液流电池因铁资源储量超800亿吨、电解液成本较钒电池低60%以上，成为最优替代方案。

目前全铁液流电池正处于产业化快速推进阶段，全球市场由美国ESS公司垄断，其产品已应用于加州电网调频项目。我国虽在铁盐提纯等环节仍有短板，但此次中科院的突破，让我国在碱性全铁液流电池领域形成技术优势，打破了国外技术垄断，助力我国在全球储能竞争中占据主动。