天津大学蒋浩然团队全钒液流电池电流密度提高到800mA/cm2

“这个储液罐里装的是钒离子溶液，它不仅不可燃、不助燃，还能通过循环反应实现电能的储存与释放。”在天津大学国家储能技术产教融合创新平台和先进内燃动力全国重点实验室，蒋浩然教授展示着全钒液流电池充放电系统的核心技术。

他身后的测试平台上，一排排精密的管路与传感器正在运行，实时监测着电池的电压、电流与电解液流量。

目前，这项技术成果与中石化销研院合作，已经转化为天津首套125kW/500kWh液流电池储能系统，正在南开区密云一支路加油站运行，成为光储充一体化能源系统的心脏。

125kW/500kWh全钒液流电池储能系统

蒋浩然与液流电池的缘分始于2010年。当时，他师从香港科技大学赵天寿院士开始液流电池研究。他的导师赵天寿院士，本科和硕士均毕业于天津大学。

2010年，国家“双碳”战略还没有提出，储能也远没有像今天这样受到广泛关注，但是赵院士已经敏锐地意识到，长时储能技术将是未来发展方向之一，液流电池的独特优势恰好可以满足长时储能的需求。

液流电池最大的优势是“本征安全”。由于采用的是不可燃、不助燃的水系电解液，因此不会存在锂电池那样的热失控风险，可应用于安全要求较为严苛的场所，比如CBD、数据中心、加油站、充电站等。

当时，国内液流电池研究处于起步阶段，基础理论严重缺乏，关键部件性能低下，电池运行电流密度只能维持在50毫安/平方厘米以下。

这是什么概念？意味着要实现相同功率，电堆体积要比锂电池大出数倍，成本根本降不下来。

正因如此，外界一直质疑液流电池是否真的能够走向工程应用。但蒋浩然硬是横下一条心，把液流电池作为自己研究的方向。

2021年，蒋浩然离开香港科技大学加入天津大学，受聘为教授、博士生导师，在讲授课程的同时，在赵天寿院士的带领下一起组建了天津大学先进储能技术课题组。

那时，经过11年艰苦的科研创新，液流电池技术已经取得长足发展。但是，离真正产业化落地应用，还有一段距离。

“在实验室小试条件下，液流电池性能表现优异，但当我们进行放大尝试时，电解液分布不均、局部浓差极化加剧等问题接踵而至，导致能效和稳定性下降。”蒋浩然说。

科研瓶颈是天津大学每个研发团队几乎每天都会遇到的问题。从侯德榜发明“侯氏制碱法”、余国琮提出“两塔法”非稳态连续精馏理论、王静康攻克青霉素结晶技术……背后永远是停滞不前的无奈与不甘、沉下心来的坚守和求索到最终实现突破和创新的螺旋上升。

蒋浩然的团队同样如此，他们从理论、材料、电堆、系统等各个维度审视和优化研究思路，不断找到攻关突破口。同时，我国科学技术整体水平的提升，为他们提供更多解决问题的思路和方式。

这其中最重要的，就是人工智能的普及和应用。

在虚拟空间里，人工智能对一万多种设计方法进行筛选，最终选出了8个最优解，再通过实验验证，终于找到了最合适的设计方案，大幅缩短研发周期。

蒋浩然算了笔账：“如果没有AI全靠手工实验，大概需要2万多天，最少也要55年。”

团队潜心研发的同时，天津大学也通过平台搭建，帮助团队对接更多的资源。2021年，天津大学获批国家储能技术产教融合创新平台，设立电化学储能、燃料储能与应用、储能安全等多个研究中心，形成“产学研用”全链条协同创新体系。

借助这个平台，蒋浩然团队的液流电池储能系统研发不断提速，电流密度提高到800毫安/平方厘米，是最初的16倍，达到世界最高水平。同时，通过平台资源对接，团队与中石化销研院达成合作协议，从产业落地应用场景方面实现了高效衔接，让技术从实验室走向工业化应用，让技术支撑生产经营优化，让技术服务生活品质提升，让技术为双碳目标实现真正赋能。

“未来3-5年，我们团队计划实施若干兆瓦至百兆瓦级示范工程，为全国储能产业发展贡献‘天津经验’。”