中國科學院金屬所研製全鐵液流電池 成本僅鋰 1/80 可持續 16 年

中國科學院金屬研究所的研究團隊在「全鐵」液流電池技術上取得突破,開發出新型電解質,能夠支持數千次充放電循環。這項進展為全球大規模能源儲存需求提供經濟且耐用的解決方案。透過分子層面的鐵絡合物重構,解決了長期困擾的材料降解及滲漏(crossover)問題。
### 鐵基電池的成本優勢
原材料價格差距是這項創新的主要推動力,鋰價目前超過鐵價 80 倍之多。這一巨大價差使鐵基電池成為克服供應瓶頸的可行替代品,有助推動全球綠色能源轉型。

專家期望以地殼豐富的鐵取代昂貴且供應受限的鋰,讓電網級再生能源儲存在財務上可行,提供廉價、可擴展的方式,在太陽能及風能不穩時穩定電力供應。全鐵液流電池具巨大潛力,因其使用廉價豐富的鐵及安全的含水電解質。然而,市場化之路受阻於負極技術不穩定,活性材料易降解並透過膜滲漏,迅速損耗電池壽命。
中國團隊採用分子級「協同設計」,打造專屬鐵絡合物作為雙層防護。據《南華早報》報導,此分子利用剛性龐大結構物理屏蔽鐵核免受化學攻擊,同時強負電荷產生斥力場,阻擋滲漏粒子。

這兩機制共同防止活性材料降解或跨膜逃逸,確保長期穩定。
電池原型展現優異耐久性,在 6,000 次循環(相當於每日運作逾 16 年)中維持穩定結構及完美可逆性,儲能容量零損失。全程無有害副產物或沉澱,滲漏防禦效率達 99.4%。即使高功率輸出,仍保留 78.5% 能量效率,證明設計可靠耐用。相較傳統系統,此設計更有效減少活性材料滲漏。
隨著國際鐵基液流電池競賽加速,此技術被視為鋰離子電池在電網儲存的大規模繼任者。

美國俄勒岡州的公司已為 Google 等科技巨頭部署鐵流系統,但部分設計面臨「樹枝晶」問題——細小針狀晶體可能導致短路。中國團隊相信,透過鹼性化學及新型分子「盾牌」,已超越這些障礙。此延長壽命對電網儲存意義重大,降低長期成本,確保再生能源數十年可靠運作。研究成果刊載於《Advanced Energy Materials》。

本文由 The Base Principle 編譯自以下英文報道,內容經翻譯及整理,事實與數據以原文為準。
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