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液流電池電極材料市場需求及發(fā)展趨勢
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 米格新材    2024-07-22

（1）液流電池簡介

液流電池是一種活性物質(zhì)存在于液態(tài)電解質(zhì)中的電池技術，一般由電堆單元、電解液、電解液存儲供給單元以及管理控制單元等部分構(gòu)成。

目前，國際上常見的液流電池技術路線主要包括全釩液流電池、鋅溴電池、鐵鉻電池、多硫化鈉溴電池等，其中，全釩液流電池技術成熟度最高，應用最廣。全釩液流電池的具體結(jié)構(gòu)如下：

資料來源：《全釩液流電池技術研究進展》（魏甲明等著），東海證券研究報告

液流電池的工作原理為，液流電池通過正、負極電解質(zhì)溶液發(fā)生可逆氧化還原反應實現(xiàn)電能和化學能的相互轉(zhuǎn)換。充電時，正極發(fā)生氧化反應使活性物質(zhì)價態(tài)升高，負極發(fā)生還原反應使活性物質(zhì)價態(tài)降低，放電過程與之相反。目前，液流電池主要應用于儲能領域。與儲能領域使用較為廣泛的鋰電池相比，液流電池具有如下特點：

①液流電池設計靈活，儲能容量可調(diào)。相比鋰電池，液流電池的正極和負極電解質(zhì)溶液，儲存于電池外部的儲罐中，通過泵和管路輸送到電池內(nèi)部進行反應，其儲能容量大小主要取決于電解液的體積和濃度，可根據(jù)需求調(diào)整容量，可拓展性強，擴容邊際成本較低。

②液流電池的火災風險較低，安全性更高。相比鋰電池，由于液流電池的非易燃電解質(zhì)主要由水組成，因此熱失控或火災的風險更低，安全性更高。

③液流電池循環(huán)使用壽命更長。以應用最為廣泛的全釩液流電池為例，其循環(huán)次數(shù)可達到 12,000 次以上，使用壽命超過 20 年，均遠高于鋰電池?；谝毫麟姵氐囊陨咸攸c，其更加適用于大規(guī)模、大容量、長時儲能的應用場景，如新能源電站的調(diào)峰、調(diào)頻等。調(diào)峰關注長時儲能和大容量儲能，調(diào)峰關注響應速度和循環(huán)次數(shù)，液流電池優(yōu)勢明顯。

（2）液流電池電極材料市場需求及發(fā)展趨勢

電極材料處于液流電池產(chǎn)業(yè)鏈的上游。目前，液流電池常用的電極主要為石墨電極氈。

資料來源：中信證券研究報告

液流電池電極材料的市場需求主要取決于液流電池的裝機量。相比鋰電池等較為成熟的電池產(chǎn)品，液流電池尚處于商業(yè)化的初期，規(guī)模相對較小。以技術最為成熟、應用最為廣泛的全釩液流電池為例，2021 年中國全釩液流電池的新增裝機量僅為 0.1GW。

近年來，在雙碳目標的指引下，以風光發(fā)電為代表的新能源裝機規(guī)?？焖僭黾?，大幅提升了新能源電力的消納需求。風、光等新能源的不穩(wěn)定性，意味著與之配套的儲能設備，需要靈活調(diào)節(jié)儲存能量總量以及提供能量的功率。液流電池因系統(tǒng)設計中靈活性和可拓展性較強，電解液價格低廉易得、各類材料可回收利用等特點，在大型電化學儲能領域受到重視。

在此背景下，隨著風電、太陽能等新能源并網(wǎng)需求的增加，液流電池迎來發(fā)展機遇，我國液流電池市場裝機容量逐年增加。預計到 2025 年，我國全釩液流電池新增裝機量將達到 2.3GW，2021 年至 2025 年，全釩液流電池新增裝機量的年復合增長率為 118.99%，增速迅猛。

通常情況下，100MW 全釩液流電池裝機量對應的電極（石墨氈/碳氈）需求量約為 14.5 萬平方米，即每 MW 的需求量約為 0.145 萬平方米。2022 年，按照液流電池電極氈的一般售價為 330 元/平方米（含稅）測算，2025 年我國全釩液流電池電極材料的市場容量約為 11.01 億元。

目前，國際上常見的液流電池技術路線主要包括全釩液流電池、鋅溴電池、鐵鉻電池、多硫化鈉溴電池等，液流電池常用的電極主要為石墨電極氈。BloombergNEF 數(shù)據(jù)顯示，2022 年至 2025 年全球液流電池市場潛在需求量分別約為 17GWh、31GWh、42GWh 和 42GWh，以每天平均運行 6 小時計算，對應的裝機量分別為 2.83GW、5.17GW、7.00GW 和 7.00GW。

2022-2025 年全球液流電池電極材料的市場需求量分別約為 411 萬平方米、749 萬平方米、1,015 萬平方和 1,015 萬平方米，對應市場容量分別為13.56 億元、24.27 億元、33.50 億元和 33.50 億元，市場發(fā)展空間潛力巨大。整體而言，液流電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將為以石墨電極氈為代表的液流電池電極材料帶來可觀的市場需求。

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