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沈阳理工大学张开悦副教授团队在高功率密度液流电池领域取得系列进展

沈阳理工大学张开悦副教授团队在高功率密度液流电池领域取得系列进展 亚化储能
2025-10-27
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导读:中国国际钒液流电池论坛2025将于12月11-12日在合肥召开

随着“双碳”战略深入推进,构建以新能源为主体的新型电力系统对长时储能技术提出迫切需求。全钒液流电池凭借本征安全、循环寿命长、功率与容量灵活可调等优势,已成为长时储能的重要技术方向,并被纳入《“十四五”新型储能发展实施方案》等重要政策文件。当前,提升电池功率密度以降低储能成本是实现规模化应用的关键,其核心在于突破多孔电极中离子传输与电催化反应协同优化的技术瓶颈。

近期,沈阳理工大学材料科学与工程学院张开悦副教授团队联合香港理工大学、中国科学院金属研究所、辽宁石油化工大学等研究团队,针对上述关键难题,从电极微观界面设计与原子级电子调控两个维度实现了并行突破,系统性地提出了全新电极工程策略,成功协同优化了电极内部的传质过程与反应动力学,为开发下一代高功率、长寿命液流电池提供了明确的技术路径与理论支撑。相关研究成果相继发表于国际权威期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》(中国科学院1区TOP,影响因子7.3)与《Journal of Colloid and Interface Science》(中国科学院1区TOP,影响因子9.7),张开悦为论文的第一/通讯作者,23级硕士研究生封斌为论文的第二作者。

针对传统电极内部因离子传输不畅导致的“传输-反应失配”难题,研究团队基于有限元模拟的指导,开发出一种微波诱导碳热还原(MICR)技术。该技术利用碳纤维自身的高效吸波特性,在10秒内实现瞬时高温反应,通过精准控制的“微区刻蚀”机制,于纤维表面成功构建出具有梯度孔径的分级多孔结构。该结构在介观尺度上形成贯通的多级孔道,显著优化了离子扩散路径,有效消除传质死区,极大提升了电极的传质效率。同时,该过程原位引入丰富的含氧官能团,增强了钒离子的吸附与反应动力学。基于该电极组装的全钒液流电池实现了932.69 mW cm-2的峰值功率密度,在300 mA cm-2电流密度下能量效率较传统电极提升16.8%,充分展现了传质效率与催化活性的协同增强效应。相关研究工作以“Mesoscale electrode engineering via rapid carbothermic reduction: Mitigating transport-reaction mismatch in high-power vanadium flow batteries”为题发表于《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》。

针对现有金属氧化物催化体系活性不足的瓶颈,研究团队提出了形貌诱导空位工程策略。通过精确调控水热合成中的结晶动力学,成功制备了包括一维及二维结构在内的系列前驱体。研究发现,一维纳米棒前驱体因其独特的各向异性结构,在热应力作用下易产生晶格畸变,成功诱导形成富含氧空位的钴基氧化物。理论计算与实验表征共同证实,氧空位可调控钴基催化剂的电子结构,促使钴位点d带中心上移,从而增强对钒离子反应中间体的吸附能力,显著降低反应能垒。同时,一维纳米棒阵列构建了开放的介孔通道,有效保障了反应体系的传质效率。基于该电极组装的全钒液流电池在200 mA cm-2下稳定运行超过400次,展现出优异的循环稳定性。相关研究工作以“Morphology-induced vacancy engineering of Co3O4nanoarrays on carbon felt enables high-performance vanadium flow batteries”为题发表于《Journal of Colloid and Interface Science》。

上述研究工作得到国家自然科学基金、辽宁省自然科学基金等项目的资助支持。(文/梁海成  图/封斌)

论文全文链接:

1.https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5c09666

2.https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.137621

会议背景

Asiachem

随着储能需求的高速增长,全球全钒液流电池产业得到了快速发展。在中国,2024年,全钒液流电池产业规模不断扩大,已交付及在建钒电池项目装机规模达1538MW/6559MWh;2025年上半年,钒电池储能项目采招落地规模超1.13GW/4.73GWh,预计2025年钒电池新增规模将达到2.3GW,2030年新增量将达到4.5GW,届时钒电池储能项目累计装机量将达到24GW。2025年8月,作为中国最大的全钒液流储能项目,三峡能源在新疆吉木萨尔投资38亿元的“光储一体化”示范工程,包含1GW光伏发电和200MW/1000MWh全钒液流储能系统,首次开展充电实验。

在海外,2025年2月,住友电工宣布成功将全钒液流电池的使用寿命从20年延长至30年,功率提高30%;2025年4月,Invinity宣布将在英格兰部署英国迄今为止规模最大的钒液流电池系统,总储能容量达20.7MWh;2025年2月,Largo与Stryten Energy成立合资企业Storion Energy,计划通过创新租赁模式,以有竞争力的价格提供本土生产的高品质钒电解液,加速钒液流电池的商业化推广与应用;2025年2月,西澳大利亚州政府计划投入1.5亿澳元,在卡尔古利(Kalgoorlie)建设一座容量规模为500MWh、可持续稳定放电10小时的钒电池储能系统,该项目将成为澳洲最大的钒电池储能系统之一,使用本地钒资源,预计将于2029年投入运营。

未来,全球储能产业政策会有何新变化?钒液流储能项目投资有何新机遇?如何通过电堆、电解液和材料技术提升钒液流电池的成本竞争力?产业链企业如何深化合作以实现共生发展?液流电池行业成长为资本市场带来哪些机会?

由亚化咨询、上海电气储能科技、安徽省新型储能产业创新联盟联合主办,安徽省自动化学会协办的中国国际钒液流电池论坛2025将于2025年12月11-12日合肥召开,将探讨国内外储能行业政策与市场,钒液流储能项目投资,电堆技术、钒电解液与关键材料最新进展,以及投融资与产业可持续发展等议题。会议将组织参观上海电气储能生产基地(安徽巢湖)

会议主题

Asiachem

  • 国际钒液流电池产业政策与市场展望

  • 全球全钒液流电池技术及应用

  • 国内外重大储能安全事故案例分析

  • 全钒液流电池的产业链发展

  • 全钒液流电池技术发展与成本控制

  • 钒资源、供需与价格趋势

  • 钒原料与电解液的清洁、低成本工艺

  • 短流程制备钒电解液最新进展

  • 全钒液流电池电堆技术与储能系统优化

  • 电堆技术进展与降本趋势

  • 液流电池用质子膜产业化最新进展

  • 电极、双极板材料技术进展与前景

  • 液流电池生产设备与工艺

  • 产业投资基金助力液流电池产业发展

  • 工业参观-上海电气储能生产基地

简要日程

Asiachem

会议名称:中国国际钒液流电池论坛2025

主办单位:亚化咨询、上海电气储能、安徽省新型储能产业创新联盟、安徽省自动化学会

会议点:安徽·合肥

会议店:合肥包河福朋喜来登酒店(安徽省合肥市包河区北京路23号)

会议规模:200+

会议签到:12月10日下午

会议报告:12月11日全天

工业参观:12月12日-上海电气储能生产基地(安徽巢湖)

展位火热预定中!会场外特设10+精品展位,现面向优质供应商开放合作,助您精准链接行业核心资源与客群。合作形式多元灵活,包括:企业主题演讲、联合主办、晚宴赞助、广告宣传、茶歇赞助、礼品赞助等多种形式,全面覆盖会议各环节宣传场景。

拟邀企业

Asiachem

电池及储能系统企业:上海电气、融科储能、北京绿钒、国润储能、银峰新能源、寰泰储能、星辰新能、伟力得、川发兴能、新新钒钛、大力储能、志喜科技、恒安储能、温州锌时代、林源储能、艾博特瑞、美淼储能、永泰能源、川承储能、巨安储能、中鼎储能、北京普能、开封时代、天府储能、宿迁时代储能、毅富能源、中和储能、液流储能科技、山东电工液储、和瑞电投储能、海螺融华、中钠储能、聚合储能、中海储能、纬景储能、聚能世纪、德海艾科、湖南汇锋、恒久安泰、大河储能、哈工储能、德泰储能、西融储能、株式会社LE SYSTEM、V-Flowtech、TeraFlow Energy等;

电堆材料与工艺设备企业:科润新材料、东岳氢能、科旸新材料、金发科技、金博碳素、辽宁金谷、碳能科技、仁丰特种材料、汉丞科技、西比科、金韦尔、三束实业、帝耐激光、黎曼机器人、联赢激光、天一萃取、斯科新材料、深储新材料、威达环保、润势科技、易电工程、清驰科技、高泰昊能、红点新材料、崇德碳技术、见奇机电、信远材料、碳际集团、天富环保等;

生产泵相关的企业:建安泵业、苏州科奕凯智能泵业、江苏镀宝泵业、美宝环保、企华工业、浙江亿迈达泵业、广州市聚兴电子、安徽南方化工泵业、苏州冠裕机电等;

双极板企业:南海碳材、纳科新材料、杜科新材、华熔科技、易成新能源、索通发展等;

质子膜企业: 东岳未来、科润膜材料、杜邦,戈尔,国润储能,四川东材,泛亚微透,汉丞科技,聚能世纪,志喜科技,精诚时代集团等;

储罐或管道企业:海亚大、九州阿丽贝、浙江贝旭日、上海佑利管业等;

科研院所与高校:中科院大连化物所、三峡集团科学技术研究院、中科院金属所、中科院过程所、清华大学、中国科学院大学、天津大学、深圳大学、厦门大学、北京化工大学、合肥工业大学、北京低碳清洁能源研究院、中石化(大连)石油化工研究院、湖南农业大学、上海交通大学、重庆大学、大连海事大学、武汉科技大学、中石油工程材料研究院、西安西北有色地质研究院、浙江大学等;

能源企业、投资机构及其他:华润电力、华为数字能源、华能集团、中广核、国电投储能产业创新中心、国网电力科学研究院武汉南瑞、东方电气集团东方汽轮机、仪征海峰、蒙泰新能源、合旭综合能源、上海钢之杰、长虹电源、北京京丰、大连东泰中石油昆仑资本、北京索通、卡博特、浙江海越、万德斯环保、上海悦达、上海普维英华、鞍资股权投资、北京鞍钢投资、振华化学、鼎信通讯、华泰海达等。

赞助方案

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项目

项目内容

主题演讲

25分钟主题演讲

参会名额

微信推送

微信公众号,

企业介绍以及相关软文

会刊广告

研讨会会刊,

彩色全页广告(尺寸A4)

资料入袋赞助

企业的宣传册放入会议包袋

现场展台

现场展示台,展示样品、资料,

含两个参会名额

现场易拉宝

现场1个易拉宝展示

礼品赞助

印有赞助商logo的礼品赠送参会听众

茶歇赞助

冠名和赞助会议期间的茶歇

晚宴赞助

冠名和赞助会议的招待晚宴

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