钒电池产业链逐步成型，投资价值初现
目前全钒液流电池的技术成熟度逐渐提高，产业链逐步成型，处于导入期向成长期过渡阶段。其上游主要涉及各项原材料，包括五氧化二钒、全氟磺酸膜等；产业中游为电解液配制、电堆装配、控制系统等其他设备，其中电解液配置技术和电堆制造技术壁垒最高；下游储能主要应用于发电侧、电网侧以及用户侧，主要包括风光发电配储、电网调峰调频、户用、工商业以及独立储能等细分领域。
上图为全钒液流电池产业链
全钒液流电池由电解液、电堆和其他部件组成。其中电解液、电堆（隔膜、电极、双极板）是全钒液流电池的核心部件，其成本分别占总成本的四成左右。
上图为全钒液流电池成本构成
全钒液流电池电解液主要原材料是钒金属，国内钒资源存储丰富，钒电池产业链有较好的资源基础，因此在大规模商业化应用上具有良好潜质。
目前，我国钒电池产业链的发展和投资机会更多集中于电解液、电堆、隔膜、电控系统等核心材料与部件的研发与应用。
■ 电解液制备是能量密度关键
受电解液浓度的限制，钒电池的能量密度相对较低（12-40Wh/kg）。这使得钒电池更适用于对体积、质量能量密度要求不高，但对安全性要求更高的大型、长时储能电站应用场景，即静态储能领域，而非动力及移动电源等领域。
因此，电解液钒离子浓度成为了评价钒电池性能的关键指标，提高电解液浓度的方式包括更换电解质提升高浓度条件下的钒离子稳定性、使用含羧基和磺酸基团的添加剂来增加钒离子在高温条件下的稳定性等。此领域国内布局企业众多，其中不乏全球市占率达80%的全球最大钒电解液生产企业。
■ 隔膜是功率密度关键
隔膜是决定全钒液流电池功率密度的关键因素。隔膜作为全钒液流电池的核心材料之一，其性能和成本直接决定了电池的性能、可靠性及系统成本。
隔膜将正负极电解液实现分隔，防止钒离子混合出现自放电现象，并通过选择性透过离子从而实现电池结构中完整回路的构建。
理想的全钒液流电池隔膜需要具备以下特征：（1）高选择透性，减少钒离子的跨膜运输导致自放电；（2）优异的化学稳定性，高机械强度，使得薄膜在酸性条件下的寿命长，从而增长电池寿命；（3）低电阻率，提高电池倍率性能；（4）低水通量，在充放电过程中，使得阴、阳两极电解液保持平衡；（5）加工生产成本低，有利于隔膜的广泛应用。
现阶段国内外普遍采用的是美国杜邦公司生产的Nafion膜，该膜具有耐腐蚀性和抗氧化的优点，其材料合成难度相对较小，但关键性的熔融挤出压延成型技术长期为国外垄断，导致成本高昂。国内的隔膜生产公司在开发中已经取得了一定成果，但其机械强度较杜邦公司仍有一定差距。
■ 电极影响运行效率以及功率
液流电池中电极不参与到氧化还原反应，但提供了氧化还原反应的场所，影响全钒液流电池的功率。良好的电极材料会促进液流电池的充放电反应、增加电池结构的稳定性以及使用寿命，进而提高液流电池整体的运行效率以及输出功率。
良好的电极需要满足以下性能：（1）优异的导电性能；（2）突出的机械性能；（3）具有良好的结构特性；（4）成本优势及环境友好特性。
国内外钒电池电极主要采用碳素电极。碳素电极包括碳毡、石墨毡、玻碳、碳纸等。其中石墨毡和碳毡是钒电池电极的主流材料，主要因为其具有成本相对较低、稳定性好、导电能力突出、高比表面积等优点。目前，钒电池电极基本可实现国产化。
■ 双极板支撑电堆结构
双极板串联相邻单电池的正负极，导通内电路，阻隔两侧电解液，支撑正负极，需要具备一定的机械强度、良好的导电性和耐腐蚀性。
钒电池双极板根据材质主要分为石墨双极板、金属双极板、碳素复合材料双极板等。石墨质脆，金属易腐蚀，因此，目前钒电池双极板主要采用碳素复合材料。碳素复合材料双极板碳含量越高，导电性能越强，但双极板韧性会变差，增加了电堆的组装压紧难度。目前，国内已有企业实现可焊接碳素复合板的批量化生产。
在构建以新能源为主体的新型电力系统的大背景下，储能将成为新型电力系统的一个基本要素。随着新能源发电占比逐步提升，长时储能对新型电力系统重要性将日益凸显，市场需求逐步释放。
全钒液流电池具有安全性高、循环寿命长、电解液可循环利用、生命周期性价比高、环境友好等诸多优势，正逐步开始商业化，是长时储能市场强力竞争者。我们认为，在电池系统、电解液制备、电堆效率提升以及隔膜制作等产业链关键环节具备核心技术优势的企业，将有机会实现快速发展。
来源：钛媒体APP
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