追求长寿命、安全与易用性的储能电池～集住友电工睿智于一体的全钒液流电池～

首先，让我们来看一看“液流电池”的构造与原理。“氧化还原液流”的“氧化还原（Redox）”是由活性物质（通过化学变化产生电气的物质）的还原（reduction）与氧化（oxidation）所构成的词汇，“液流（Flow）”是指通过电泵使外部罐体中储存的活性物质溶液（电解液）形成循环（flow）。如其名所示，全钒液流电池是一种通过电泵使电解液形成循环、通过离子氧化还原反应进行充放电的大型储能电池。其基础构成极为简单，包括电池堆（由液体回流型电池单体堆叠形成）、电解液、储藏电解液的罐体、使电解液循环的电泵和管件。电解液使用了硫酸钒水溶液。全钒液流电池利用了电流流动时正负极钒离子价数（离子电荷数）会分别出现变化的反应。为调整正负极电子数，质子通过分隔两极的隔膜移动，由此形成电流，这便是其原理。

人们熟知的大容量储能电池包括锂电池、钠硫（NAS）电池等。特别是锂电池，被广泛应用于智能手机、PC和电动汽车等民生领域。与之相对，全钒液流电池需要罐体和电泵，整个系统非常庞大，因此主要是作为固定型电力储存设备而供应于市场。

相较于其他电池，全钒液流电池的特长在于“长寿命”。它不是通过电极，而是通过电解液的离子氧化还原反应进行充放电，因此电极和电解液的劣化极少。电解液可半永久使用。设计寿命为20年以上。由于其寿命不被充放电次数左右，因此充放电次数无限制。第二个特长是“高度安全性”。电解液使用了不燃性水溶液，各种设备也是由阻燃性材料构成，因此起火风险极低。第三个特长是“极高的设计自由度”。电解液的量决定放电时间容量，电池堆堆数决定功率，因此这种储能电池实现了功率和时间容量彼此独立的设计。此外，它是从同一罐体向各电池单体供应通用电解液，因此各电池单体的充电状态始终保持相同，易于运用。另外，全钒液流电池在充放电过程中也可检测其电动势，从性能上来说，适用于发电不规则的可再生能源和系统稳定化等情况下的复杂充放电。综上，全钒液流电池实现了满足储能电池各种相关需求的优化设计。

虽然全钒液流电池构造简单，但要确保在20年间经久耐用则并非易事。住友电工将长期积累的知识与见解投入到该电池的开发中，包括20年不漏液电池单体的开发、将薄壁大面积平板状材料堆叠成约100个电池单体的构造设计、以及构成电池堆的电极、隔膜和双极板之类功能材料等的选择。1985年，住友电工着手开发全钒液流电池；2001年，全钒液流电池得以事业化，并被依次引进至客户处。从其优点来说，客户储存低价夜间电力并在白天用电高峰期放电，可节约电费，而电力公司则实现了负荷平准化。2010年左右，可再生能源作为全球变暖对策被引进至世界各国，人们指出了大容量储能电池的重要性，对大容量储能电池的关注也持续至今。

在可再生能源领域，储能电池的有效性之一是可以应对功率波动。采用储能电池后，可吸收波动功率，实现平波。此外，它对频率控制也很有效。针对供需波动，采用储能电池可瞬间实现供需均衡，保持频率一定。

欧美和中国已开始迅速推进全钒液流电池的相关开发。但住友电工已在实践领域中积累了知识与见解。住友电工的全钒液流电池事业于2015年迎来了关键性节点。即在北海道和美国加州开展的大规模实证事业。现在，这些实证事业已结束，并进入到实际运用的阶段。换言之，做好万全准备后，全钒液流电池的市场开拓活动已然起步。

在住友电工内部，能源系统事业开发部负责全钒液流电池事业。该部门的目标是“随着可再生能源的引进，新能源市场不断扩大，针对该市场开发一系列产品和解决方案，并实现其事业化”（该部门部长 矢野孝）。其中最大的任务是全钒液流电池的事业化。为实现这一点，需要做些什么呢？

“在日本国内，大量引进可再生能源的电力服务商及积极引进可再生能源的客户是我们的重点目标。而在日本以外，首先锁定的是全球最大市场――北美。在加州完成实证实验后，产品已进入到商用阶段。众多电力公司都很关注长效电池，对长寿命且安全的全钒液流电池给予极大期待。特别是电解液可半永久使用这一点，使用时间越长，不仅仅是成本，还能减轻对环境的压力。此外，在钒主要产地之一的澳洲，作为所谓的地产地销模式，我们在当地构建合作关系的同时，还开展了全钒液流电池供应业务。澳洲的环保意识强烈，是推进脱碳相关举措的先进地区，当然雇用也非常重要。长远来看，作为填补煤炭产业缩减空缺的候选产业之一，人们对钒的相关产业给予厚望。而在欧洲，我们曾向比利时的工厂供货，致力于在欧洲各国开展扩销业务。今后，我希望进一步削减成本，让客户们将全钒液流电池运用于世界各地的电网，为构建脱碳社会做出贡献。”（矢野）