李先锋、张华民：研发出新一代低成本、高功率密度全钒液流电池电堆

qiangzi

储能技术研究部李先锋研究员和张华民研究员团队成功开发出新一代30 kW级低成本全钒液流电池电堆。该电堆采用研究团队自主研发的可焊接多孔离子传导膜（成本<100 RMB/m2）。相对于传统的电池组装技术，膜材料实际使用面积减少30%。在新一代电堆的组装工艺中，研究团队打破了传统的组装方式，首次将激光焊接技术应用于电堆组装工艺中，大大提高了电堆的可靠性，同时也提高了电堆装配的自动化程度，减少了密封材料的使用，电堆总成本降低了40%。新一代电堆的成功研发，将大幅度降低全钒液流电池系统的成本，推动全钒液流电池的产业化应用。

　　

　　该研究团队提出了不含离子交换基团的离子筛分传导机理，将多孔离子传导膜引入电池（Energy Environ. Sci.，4(2011)，1676）。在此基础上，该研究团队对多孔离子传导膜构效关系、传输机理进行了深入研究，并优化了结构与性能（Energy Environ. Sci.，5(2012)，6299；Energy Environ. Sci.，6(2013)，776；Energy Environ. Sci.，9(2016)，441；Energy Environ. Sci.，9(2016)，2319；Angew. Chem. Int. Ed.，55(2016)，3058；Nat. Commun.，11(2020)，13），实现了工程化放大和批量化生产。该研究团队还通过构建可控的无机导电网络与有机增韧网络，开发出高导电性、高机械性能双极板关键技术；并以此为基础，结合电堆结构设计、优化，开发出新一代高功率密度、低成本电堆。以上关键技术的成功研发也是基于该研究团队基础研究与应用开发融合发展的结果。　　
　　我所多年来一直坚持“产、学、研、用”的创新开发模式，结合国家对储能技术的重大需求，在液流电池高性能、低成本关键材料，电堆技术及批量化生产，大规模储能系统设计集成等方面取得了一系列技术突破，并与大连融科储能技术发展有限公司合作完成了多项商业化示范工程，其中200 MW/800 MWh全钒液流电池储能系统正在建设中。
　　以上工作得到了中科院战略性先导科技专项“变革性洁净能源关键技术与示范”、国家自然科学基金等项目的支持。（文/图 史丁秦）
      文章来源：大连化物所
      李先锋，男，1979年7月生于山东沂水，中国科学院大连化学物理研究所，研究员，博士生导师。中组部“万人计划”青年拔尖人才，中科院卓越青年科学家获得者，辽宁省百千万人才工程“百层次”人才。大连化学物理研究所储能技术研究部部长，电池材料与关键技术研究组长。长期从事大规模电化学储能技术的研究开发工作。成果荣获包括“2015年国家技术发明二等奖”（排名3），中国科学院杰出科技成就奖（突出贡献者，排名2）、 “辽宁省技术发明二等奖”（排名第2）等科技奖励。获 “中国科学院卢嘉锡青年人才奖”，“第三届“中科院沈阳分院优秀青年科技人才奖”，“辽宁省青年科技奖”，等奖励。入选中组部青年拔尖人才计划，中国科学院卓越青年科学家项目、大连市杰出青年科技人才等。为首届中科院青年创新促进会会员，中国膜工业协会电驱动膜专业委员会委员，中国材料研究学会青年工作委员会理事。迄今为止共发表SCI论文100余篇，其中Energy & Environmental Science 6篇，Angew. Chem. Int. Ed 1篇， Advanced Functional Materials 2篇，Nano energy 1篇。迄今为止，论文他引次数2500余次， H 因子30。2015年开始担任“Scientific Reports”杂志编委。申报发明专利100余项，国际专利6项。授权20余项。作为负责人主持国家科技部973计划课题、国家自然科学基金，中组部青年拔尖人才计划项目、中科院重要方向性项目等多项项目与课题。
       张华民，国际知名的燃料电池和液流电池专家。中科院大连化学物理研究所首席研究员，博士生导师。大连融科储能技术发展有限公司副总经理、总工程师，国家发改委能源局“国家能源液流储能电池技术重点实验室”主任，国家发改委“液流储能电池技术国家地方联合工程研究中心”主任。能源行业液流电池标准化技术标准委员会主任委员、IEC/TC21 JWG7国际标准项目负责人, 负责液流电池国际标准的制定。2010年被聘为科技部973项目“大规模液流电池储能技术的基础研究”首席科学家。2014年入选科技部创新人才推进计划“科技创新创业人才”。2016年，入选中组部“万人计划科技创业领军人才”。张华民发表学术论文380余篇。授权国家发明专利200余件，国际专利15件，主持制定燃料电池和液流电池标准10余项。研究成果荣获国家技术发明二等奖1项，中国科学院杰出科技成就奖1项，辽宁省企业重大成果奖1项，辽宁省技术发明一等奖2项，二等奖3项等奖项。