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在波澜壮阔的全球能源转型浪潮中,储能技术是决定成败的关键一环。当公众的目光大多聚焦于锂电的“快”与“密”时,一群深耕于另一条赛道——液流电池——的中国科学家,正以其“稳”与“久”的智慧,默默构筑着未来新型电力系统的基石。他们如同一支目标坚定、分工明确的“储能军团”,从材料、器件到系统,全方位推动着这项长时储能技术从实验室走向产业化。今天,让我们一同走近这支星光熠熠的队伍。
一、 战略引领与体系构建的“帅才”任何技术的发展都离不开高瞻远瞩的战略家。在液流电池领域,一批顶尖学者扮演着“帅才”角色,他们不仅自身成果卓著,更通过深刻的综述与展望,为整个领域绘制发展蓝图。
李先锋(中国科学院大连化物所):堪称中国液流电池领域的旗帜性人物之一。他带领团队在锌基、铁基、铅基等多种液流电池体系及关键膜材料上取得系列突破。其发表在《ACS Energy Letters》上关于液流电池五十年“前世今生”的权威综述,以及在《Fundamental Research》上对锌基液流电池的全面展望,系统梳理了技术脉络与未来方向,影响力深远。
张华民(中国科学院大连化物所):国际著名的液流电池专家,尤其在液流电池隔膜和新体系方向贡献突出。近十年围绕隔膜发表了26篇重要论文,同时在锌镍、锌铁、非水锂硫等新体系方向做了大量开拓性工作,为液流电池性能提升与多元化发展提供了关键技术支撑。
赵天寿(南方科技大学):院士团队的研究覆盖液流电池的“全链条”,从流场设计(如面内梯度流场、分流式对流增强流场)、电解液工程(平衡能量密度与传输特性)、电极创新、膜修复技术到系统多物理场耦合模拟,致力于解决从微观传质到宏观系统集成的核心问题,推动液流电池的高效化与规模化。
Michael J. Aziz(哈佛大学):虽然来自海外,但其团队的工作深刻影响着全球液流电池研究。他们提出的“温和pH解耦”水系液流电池方案,以及关于提升液流电池功率密度的路径分析,为攻克高压、高效、长寿命水系电池的难题提供了颠覆性思路。
赵丹(东北电力大学):他带领团队在锌溴液流电池体系及关键膜材料上取得系列突破,已经实现了锌溴液流电池全产业链的自主掌控,其提出的七维一体智慧电力海绵城市已经在多个场景应用。
液流电池的性能瓶颈往往在于材料。一大批学者专注于分子、膜、电极等关键材料的“微观世界”,他们是攻克具体技术堡垒的“将才”。
有机活性材料“设计师”:
宋江选(西安交通大学):聚焦水系有机液流电池,在开发高稳定性、长循环寿命的染料、紫精、TEMPO及其衍生物等有机氧化还原活性材料方面取得系列突破,揭示了紫精负极的碱化机制等重要机理。
何刚(西安交通大学):在中性水系有机液流电池领域深耕,通过离子协同、分子功能化等策略,设计出高稳定性、高水溶性的萘二酰亚胺、含硫紫精等负极材料,显著提升了电池的循环寿命和商业化潜力。
梁振兴(华南理工大学):团队通过分子工程、超分子组装等策略,显著提升了有机液流电池的空气耐受性、容量和稳定性,代表性成果包括开发全周期耐氧的折叠二聚体紫精,以及通过微乳液策略大幅提升TEMPO溶解度。
陈军(南开大学):院士团队开发了基于中性电解质的水性全醌基液流电池,采用生物质衍生活性材料,揭示了电解质中阴离子通过氢键网络影响性能的机制,为环保高效的中性有机电池提供了新思路。
卢怡君(香港中文大学):在多硫化物、紫精、锰硫等体系液流电池的材料设计与性能提升方面取得多项进展,涵盖分子催化剂、电解质创新等方向。
离子膜“建筑师”:
徐铜文(中国科学技术大学):院士团队长期聚焦高性能离子交换膜,为中性水系有机液流电池、全钒液流电池等开发了多种具有高离子选择性、高稳定性的膜材料,如通过π-π相互作用工程化的阴离子交换膜。
彭桑珊(湖南大学):团队创新性地通过超分子相互作用介导“伪纳米相分离”策略,有效解决了离子传导膜中传导率与选择性的权衡难题,显著提升了全钒液流电池的性能。
贺高红(大连理工大学):团队在离子交换膜与共价有机框架(COF)膜的创新设计上取得多项突破,显著提升了钒液流电池和中性有机液流电池的离子选择性与循环稳定性。
电极与催化剂“工程师”:
蒋浩然(天津大学):在锰基液流电池综述、钒液流电池电极改性(如垂直排列铋纳米片)等方面成果丰硕,系统总结了关键电对的反应机理与优化策略。
席靖宇(清华大学):团队通过原位构建核壳催化剂(如Cu@Cu₆Sn₅)、负载精细铋纳米颗粒等策略,显著提升了钒液流电池在低温下的反应动力学、功率密度和循环稳定性。
杨卫卫(西安交通大学):聚焦高性能电极开发与先进流场设计,如开发分级嵌套孔隙碳电极,并利用智能算法进行流场优化和多物理场建模,提升系统性能。
除了主流体系,还有许多学者在特定方向或系统集成上深耕,成为不可或缺的“专才”。
新体系开拓者:
谢志鹏(江西理工大学)/张绘(中国科学技术大学):分别在稀土液流电池(Eu/Ce体系)上取得重要进展,开发出具有超高电压(近2V)和优异性能的绿色储能新体系。
贾传坤(长沙理工大学):团队开发了多种高能量密度新型液流电池体系,如多硫化物/高锰酸盐、锌锰、碘基、碱性硫/铁电池等,并通过电极与膜材料创新提升其经济性。
袁治章(中国科学院大连化物所):聚焦锌基液流电池,在复合膜、无枝晶锌沉积调控、新型电解质添加剂等方面取得系列突破。
孙传禹(哈尔滨工业大学):系统综述了铁基液流电池的研究进展、挑战与未来方向,指出其巨大的成本优势与应用潜力。
系统优化与机理探究者:
徐谦(江苏大学):在非水系液流电池、梯度电极、分形流场设计、间歇超声操作及多物理场智能建模方面取得创新,侧重于系统层面的性能提升与经济性优化。
黄泽波(桂林电子科技大学):专注于液流电池(尤其是钒液流电池)的流场优化设计、副反应抑制、运行参数调控等工程实际问题,通过仿生流场、非对称流量设计等显著提升电池效率。
刘素琴(中南大学):团队围绕钒液流电池,在质子传导膜优化、电催化剂设计及电解液改性等方面开展系统研究,提升电池的能量效率与循环稳定性。
金钟(南京大学):课题组在开发高稳定性仿生有机分子、高能量密度钒胶体液流电池等方面取得创新,通过分子结构优化与电解液设计提升电池性能。
纵观这支中国液流电池“储能军团”,我们可以清晰地看到几个特点:
覆盖面广,体系健全:从基础材料(有机分子、膜、电极)到核心器件(电堆),再到系统集成与控制,形成了完整的技术创新链。不同团队之间既有竞争,更有互补,共同构成了健康的研究生态。
立足国情,多元发展:既持续优化技术成熟度最高的全钒液流电池以推动当下产业化,也大力探索锌基、铁基、有机系等更具成本优势或性能特色的新路线,为未来储备技术种子。
从理到工,深度融合:研究不仅停留在发表高水平论文,更紧密结合工程实际,针对寿命衰减、效率提升、成本控制等产业化核心痛点开展攻关。许多团队的研究已进入电堆乃至小型示范系统阶段。
然而,要将“实验室军团”的强大研发实力,转化为“产业同盟军”的市场竞争力,仍需跨越最后一公里。这需要:
更强的产学研协同:让学者的前沿成果更快、更准地对接企业的工程化能力和市场需求。
更完善的产业链支撑:降低关键材料(如钒电解液、专用膜)的成本,建立稳定供应链。
更多的商业化示范:通过更多成功的兆瓦级、百兆瓦级项目,向市场证明液流电池在长时储能场景下的技术经济性优势。
结语中国液流电池领域的学者们,正以他们的智慧和汗水,为国家的能源安全与“双碳”目标铸造着一件名为“长时储能”的国之重器。他们的工作或许不如某些风口技术那样喧嚣,但却关乎新型电力系统的根基是否牢固。当风暴来临,我们需要的是灯塔,而不是烟花。这支“储能军团”,正是在建造一座座能为可再生能源保驾护航的“持久灯塔”。他们的故事,值得被更多人知晓;他们的征程,关乎我们所有人的能源未来。
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