液流电池会是电动汽车未来选择吗

科技日报记者 张佳欣

电动汽车是可持续交通的未来之星。它们有放在轮子上的大型电池仓，是高油耗、高碳排放内燃机的替代者。

然而，电动汽车也并非十全十美，其局限性同样显著。譬如有限的续航里程和对电池原材料供应的严重依赖。大多数电动汽车依赖电网充电，而在许多国家，电网仍严重依赖化石燃料。尽管越来越多的电网正逐步接纳可再生能源，电动汽车车主也逐步采用太阳能或其他绿色能源充电，但挑战依旧存在。

在此背景下，另一种技术——液流电池，或许是人们寻找的解决方案之一。

Unbound Potential的能源存储解决方案帮助亚马逊公司解决了因全天候运营而导致太阳能利用率有限的挑战。图片来源：theengineer.co.uk网站

具有多重优势

液流电池，又称氧化还原液流电池，是一种使用两种流动液态电解质来发电的电化学储能装置。

据美国趣味工程网站介绍，这种电池设计的巧妙之处在于，两种特殊溶液可在由薄膜分隔的两个相邻空间里流动。薄膜促进了离子的跨膜交换，同时在外部电路中催生电流，而溶液则在各自空间内循环。这些溶液被安全地封装在独立的储罐中，仅在需要时才被注入电池中使用。

液流电池家族庞大，涵盖无机与有机两大分支，设计上亦有全流式、半流式及无膜式等多种形式。与传统电池不同，液流电池将能量储存在电解质中，而非电极材料中。

有看法认为，继铅酸电池之后，液流电池是少数几种能储存可再生清洁能源的电池类型之一，并且可以100%回收而不会影响环境。

对于电动汽车而言，液流电池带来了多重优势：无毒、不易燃、续航里程更长，以及相较于锂离子电池更快的“加油”速度。随着能量密度的持续提升，液流电池在固定储能领域的应用也日益广泛。

除了在性能和安全性上超越锂离子电池外，液流电池的扩展性也更胜一筹：如果想储存更多的能量，只需扩大溶液储罐尺寸或提升溶液浓度；如果想提供更多的电力，只需堆叠更多电池或添加新的电池组。

从概念到技术不断实现突破

液流电池的概念已不再是纸上谈兵。目前，这类电池已在世界各地大规模使用。奥地利CellCube公司与美国G&W电力公司携手，已在北美部署多个液流电池项目。今年9月，瑞士宣布启动一项500兆瓦的液流电池项目，预计将成为全球最大的液流电池设施。

10月29日，瑞士电池初创公司Unbound Potential宣布开发一种无膜氧化还原液流电池。它不需要任何关键原材料，离子交换也不依赖于膜，而是通过不混溶电解质来控制。这一创新使电池更耐用，所需密封面减少了90%。

亚马逊公司表示，Unbound Potential所提供的能源存储方案完美解决了其因全天候运营模式下太阳能资源利用受限的难题，并展现出较强的长时间储能能力，这对于满足其能源密集型的物流运营需求至关重要。

35万公里测试验证极高稳定性

瑞士nanoFlowcell公司也在积极布局这一新兴技术。2019年，他们搭载液流电池的QUANTiNO电动汽车，验证了该技术的可行性。在接近35万公里的行驶里程中，该车累计驾驶时间超过10000小时，液流电池组件展现出极高的稳定性，几乎未出现性能退化迹象。

2022年12月，nanoFlowcell发布了QUANTiNO新款车型。据称该车单次“加油”可续航2000公里，其液体电池储存在汽车后备厢的独立储罐中，后经优化储罐得以紧凑地融入电动汽车车身中。

QUANTiNO使用的“油”是一种名为bi-ION的特殊液体，其“加油”方式与传统燃油车相似。据介绍，bi-ION是将特制纯净水与金属和非金属盐混合制成的电解质溶液。在这种“盐水”中，还添加了一种专门设计的能量载体的秘密分子。bi-ION的功率密度与现代锂离子电池相当，但其能量密度每千克高达600瓦时，是锂离子电池的5倍。行驶过程中，电解质储罐释放的是雾化后的水蒸气。

尽管多家公司正在开发液流电池，但液流电池能否在电动汽车市场中占据一席之地？能否真正吸引消费者目光？答案尚待揭晓。