长久以来锂电池一直是储能领域的绝对“网红”，然而，随着近期全球市场上锂电池爆炸事件的频发，锂电池的安全性引起了广泛关注。随着6月底国家能源局综合司发布了《防止电力生产事故的二十五项重点要求（征求意见稿）》，规定中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池，且不宜选用梯次利用动力电池（主要来自于锂电池）。钒液流电池一度成为二级市场储能领域新的“宠儿”。那么，钒电池和锂电池相比有哪些优点，适用于什么领域呢？钒电池能否取代锂电池呢？

随着“碳达峰，碳中和”目标的提出，我国能源结构调整加快，新能源对传统化石能源的逐步替代将是历史必然。由于太阳能、风能、光能等新能源，具有间歇性和不稳定性的特点对电网频率控制提出了更高的要求。储能技术应运而生，成为了在新型电力系统中，至关重要的一环， 是新能源消纳以及电网安全保障必要保障。锂离子电池由于其能量密度占优以及成本的不断下降，近几年在储能领域迅速推广。

与此同时，锂电池安全储能事故频发，且由于原材料价格的的不断上涨，市场上关于寻找锂电池的替代品的声音一直不绝于耳。由此，钒电液流电池由于具有安全性高、全生命周期长、成本低、资源自主可控等特点，一度成为继锂电池之后储能行业新的焦点，液流电池概念也持续走热。

锂电池VS钒电池：

实力的较量由特性决定

与锂电池相比，钒电池使得储能安全性得到进一步提高。深挖液流电池爆火的背后的逻辑，与近期锂电池安全事故频发和储能行业的火热息息相关。近几年新能源行业的飞速发展，催生了如宁德时代这样的锂电池巨头，使得锂电池在储能领域迅速推广。

锂电池储能爆炸的事故也在增加。根据未来智库的统计， 2011-2022 年 4 月全球共计发生 34 起储能电站爆炸事件，从爆炸的电池类型来看，仍以锂电池为主。锂电池储能爆炸近年来电动车的需求明显增大，而锂离子电池的电池内部起火的主要原因之一是分隔正极和负极的隔膜发生损坏。如果该组件发生故障，则会在正极和负极接触时产生短路从而发生电池内部的短路而导致自燃，且电池本身的设计以及外界的电、热干扰都会影响到储能系统的安全性。

来源：未来智库

相较于锂电池，全钒液流电池本身的水基电解质特性使得其不会发生燃烧和爆炸。钒电池在水溶液中使用化学反应可逆的钒离子，其功能与电极结构无关， 所以即使在大电流下也非常灵活，过充也没有安全问题。另一方面，全钒液流电池的功率和容量相互独立，功率由电堆的规格和数量决定，容量由电解液的浓度和梯级决定。通过增加钒电解液的容量即可以做到容量的扩充，因此可以做到在大容量装机规模上依然是安全的。

来源：《无机水系液流电池研究进展》

钒电池原材料储备充足

上游原材料价格的变动极易对锂电池造成影响。在锂电池行业一直面临着原材料供不应求的情况。由于供给关系的影响，电池厂商相对议价能力薄弱，越来越高额的成本，使得锂电池厂商苦不堪言。在这一方面，钒电池的优势不言而喻，由于钒储量及产量中国处全球第一，导致钒电池对上游原材料的依赖度并不高。据安泰科统计，2021 年中国锂盐产量合计约 35.5万吨碳酸锂当量，占全球锂盐产量的 67%，锂资源高度依赖进口。中国钒产量全球占比 68%，完全可以做到内部供给。全球生产钒的国家主要有中国、俄罗斯、南非和巴西。据 USGS 数据，2021 年全球钒产量为 10.7 万金属吨，其中中国产量 7.3 万吨，占比 68%。

来源：未来智库

钒电池容量更大，循环寿命更长

钒电池能量存储于电解液中，增加电解液储罐的体积，或者提高电解液的浓度均可增加电池容量。对于相同功率输出的钒电池可按需调整容量，非常适合大容量储能应用，而锂电池很难满足如此大的储能容量。

来源：《新能源分布式发电系统储能电池综述》，CNESA，国海证券

锂电池由于涉及固态反应其电解液的使用寿命是有限的，而钒电池不同的钒电池的充放电不需要涉及固相反应，理论上是可以无限使用的。据国海证券研究数据显示，钒电池循环次数可大于13000次，使用寿命可达20年以上 。

与锂电池相比钒电池有哪些缺点

钒电池的的初装成本是最大的制约因素

钒电池的初装成本能够达到锂电池的2倍以上，光大证券根据已经披露具体项目进行成本测算，项目总投资成本集中在3.8-6元/Wh,整体与锂电池相比成本仍然较高。

来源：光大证券研究所

此外，全钒液流电池在运行过程中对环境温度要求较高，钒电池在常温或高于45℃的正溶液中容易析出五氧化二钒。这些沉淀物堵塞了流道，覆盖了碳毡纤维，降低了烟囱的性能，直到烟囱被废弃。而电解液的温度在烟囱的长期运行中很容易超过45摄氏度，需要用泵来维持电解液的流动，因此其损耗较大。不仅如此，钒电池的能量转化效率也低于锂电池。

钒电池有哪些应用领域

可以应用于新能源电动车吗？

钒电池不能应用于电动汽车，虽然钒电池具备了安全性能高、循环寿命很长等优势，但也存在明显的短板。主要是由于其能量密度太低，仅为12~40Wh/kg，而目前的动力锂电池，能量密度很多都接近200Wh/kg。电池的功率输出强度取决于交换膜的面积，电池的容量取决于溶液箱的容量。与锂离子电池相比，钒电池体积相对较大，要实现电动汽车同样的续航里程，钒电池的体积是锂电池的几倍，体积增大的同时质量也更重了，所以无法应用于电动汽车。其次，钒电池目前还处于规模化早期阶段，初装成本较高也是一个问题。

来源：国泰君安证券研究

钒电池适合应用于大型储能项目。原则上，钒电池的功率输出强度取决于交换膜的面积。而电池的容量取决于溶液箱的容量。因此，与锂离子电池相比，钒电池体积相对较大。由于连接到电网的钒电池相当于供水系统中的水箱。当电力消耗较低时，它会储存电力。相反，当用于调峰的功耗较高时，它会放电。通常适用于电网系统、变电站和大型工厂。

此外，德国已经开始出现家用小型电器钒电池，这种规模更小，可以配合家用光伏系统实现能源的自给自足，功能性更强。而我国目前家用钒电池产品仍然有待突破。

钒电池下一个储能领域“宠儿”？

其实钒电池最大的优势就是其安全性高，容量较大等特点。但是钒电池在我国储能领域的产业链还属于初级阶段，且钒电池相对锂电池来说初装成本较高。据中关村储能产业技术联盟统计，2021年，我国新型储能累计装机规模达到5729.7MW，其中液流电池占比0.9%，80%多还是以三元和磷酸铁锂为代表的锂电池。主要的一大原因是成本。所以短期来看，钒电池是无法取代锂电池的地位的。

来源：《储能产业研究白皮书2016》

虽然短期从成本角度出发，目前钒电池不具备大规模发展的条件。但是长期来看，无论是使用寿命、安全性、还是规模、资源储量等，钒电池都具备一定优势。因此国内钒电池的发展还有很大空间。随着国家政策的密集出台，相信钒电池的发展前景还是值得期待的。