2023年铁铬液流电池产业发展分析.docx

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1、2023年铁铭液流电池产业发展分析铁格液流电池：原材料丰富，前景广阔铁格电子对价态变化实现能量转换铁格液流电池是产业上最早出现的液流电池技术,利用铁铭电对的价态变化实现能量转换。铁铭电池分别采用卜e3+Fe2-电对和Cr3+Cr2+作为正极和负极的活性物质，通过活性金属的价态变化实现电能与化学能相互转换与能量储存。在铁铭液流电池中，活性物质储存于电解液中，具有流动性，可以实现电化学反应场所（电极）与储能活性物质在空间上的分离，电池功率与容量设计相对独立，适合大规模蓄电储能需求。图61:佚路泼泣电池*IK周靠00IM电及*幺司2TVMW2SOkV1SOOkW250kW1.OWanftA%Jttt

2、A4H铁格电池系统主要由功率单元（单电池、电堆或电堆模块）、储能单元（电解液及储罐）、电解液输送单元（管路、阀门、泵、换热器等）电池管理系统等组成，作为铁辂电池的核心部件，功率单元在一定程度上决定了系统的能量转换效率和建设成本。根据应用领域不同，功率单元可以分为单电池、电堆和大功率模块等。其中，铁格电池单电池是电堆及系统的基本单元，单电池主要通过离子传导膜将正负极电解液进行分离，两侧分别由电极、液流框、集流体等部件组成的正负极半电池，然后通过夹板及紧固件进行压紧而成.；电堆乂由多个单一电池通过叠加形式进行紧固而成，每组单电池之间通过双极板进行连接，具有多个电解液循环管道和统一电流输出的组合体，

3、一定数量的电堆再组合电解液循环系统、电气系统、能量转换系统及辅助设备构成大功率模块的基本组成单元。S62:技格友谊之论反应八“奴31电擒睢儿电ft4*10000E3E310025004000,000ftt10-2WM.12WM.田28WM.300M0Wt.130200Wh4.3O*50WM.WtW中nrc70MO303602-4538MA*舄ACACf*%70-756040609060-OCDdeow%*80%心S3100%PM0%电0407-1007-1007-10ONOt*tJ4tMMftHwt4.*tf艮3）原材料资源丰富，环境适应性强，叠加回收优势成本较低。铁-珞液流电池的电解质溶液原

4、材料资源丰富且成本较低，格铁矿全球探明储量达到了5.1亿吨，较锐/锂储量优势明显，不会出现短期内资源制约发展的情况。另外电池在使用过程中，金属铁和格离子只发生价态变化，并不会被消耗，可以永久性循环使用、节约资源，另外铁珞电池电堆及系统废弃时，碳材料和树脂材料均可以作为燃料使用，部分金属则可以继续使用，因此铁珞电池回收简单、残余价值高、环境负荷小，因而是可持续发展的储能技术。相较全锐液流电池，铁铭电池的成本占比最大的部分是膜、PCS以及铁辂电解液，铁辂液流电池的膜占比是全锐液流电池的两倍，但膜的成本较低，另外Fe3+的低氧化特性也可以使用低廉的碳氢化合物膜，也可以进一步降低铁铝液流电池的成本。此

5、外其电解液占比仅为9%,所以其经济实惠的优势明显展露出来。用63：检格域油电池（皮）与余,凌波电.也（*）版本比CNK1.检2.劣势，铁格电池负极活性弱，容易受制于Cr离子金属特性而产生析氢问题.铁-铝液流电池负极Cr2+Cr3+电对相较于正极Fc2+Fc3+电对在电极上的反应活性较差，是影响电池性能的主要原因之一。且Cr3+离子电化学反应活性较差、易老化、易发生析氢反应、容量衰减快、能量效率低等原因仍然限制着铁格液流电池商业化发展。另外反应过程中电池正负极电解液一定程度上会形成交叉感染，所以需要配备循环泵、电控设备等辅助设备，增加了系统的复杂性。铁格电池能量密度低,且能量效率转换低是制约其商

6、业推广的最大挑战，目前铁铭液流电池的能量密度仅为10-20Wh1.,显著低于锂电池的300-400Wh1.,也低于全机液流电池的15-30Wh1.o因此其本体会受到电池体积大、密度大、重量大及电解液溶解度等的限制，因此铁辂体系的比能量较低，整体能量密度较低，只适合大规模的储能电站。另外材料所需的离子交换膜价格品贵，对表面催化剂的要求较高，也对铁铭电池推广起到了一定的限制作用。产业链上下游公司有望受益铁格铁络液流电池的整个系统由能量单元（电解液及储罐）、功率单元（单电池、电堆或电堆模块）、输运系统（管路、阀门、泵、换热器等）、控制系统、附加设施等部分组成，其中能量单元和功率单元是核心模块。铁辂液

7、流电池的正负极电解液为含有铁离子和辂离子的溶液，是其真正的储能介质，能量单元的核心。产业链条为上游珞矿经过冶炼生成辂盐，中游铭盐加工进而用于生产铁铭液流电池,下游格中间品多范围跨行业应用于钢铁、电池、皮革等行业。ffi4:tt络产业链条行业覆盖范围广，WF度较大。铭铁矿按工业用途划分为冶金级、化工级、耐火级和铸石级，其中冶金级铭铁矿全球产量占比超过95缸因耐磨、耐高温、耐腐蚀及其亲铁性的性质，冶金级铭铁矿被冶炼成格铁合金被添加到不锈钢、特钢等钢材中。不锈钢是目前铭元素最大的消费下游，因含有银格而具有不锈、耐蚀性主要特性。铭铁按不同含碳量分为高碳锚铁（含碳为G8%）、中碳格铁（含碳为0.54黯、

8、低碳辂铁（含碳0.15、0.50%）、微碳铭铁（含碳为0.06%）、超微碳格铁（含碳小于0.03%）。中、低、微碳辂铁由高碳辂铁添加碎石冶炼成，因其含碳量少也被用广泛于加工特殊钢材。另外化工级珞矿还可以加工成氧化格绿、三氧化倍、红矶钠等倍盐，用于颜料、涂料、陶瓷、饲料、电镀、合金、皮革等众多行业等。珞铁电解法和格盐碳还原法可提纯至金属铭。随铁格液流电池的商业化，未来电池领域或将成为新的消费增长点。上游产业链：全球铭铁矿资源丰富,格铁矿资源总量超过120亿吨，主要分布于南非、津巴布韦、哈萨克斯坦、巴基斯坦、土耳其和印度等国家，已探明总格铁矿储量约75亿吨。其中南非资源量最大，约占世界资源总量的一

9、半，是全球最大的错资源出IJ国。南依、津巴布韦、哈萨克斯坦铭铁矿资源量约占世界格铁矿探明资源总量的95机其中津巴布韦虽珞矿储量丰富，但开发程度较低，于2021年宣布禁矿。哈萨克斯坦铭矿多用于本国生产，出H43：量较低Itt*BO(JFOI9600096000041000410004J14000930004181200018003G00e100230080020006101040046240240700W易.k*中国铝资源缺少，仅西藏、甘肃、内蒙古、新等地区有矿藏分布根据中国冶金报，我国锚资源总探明储量为5700万吨，全球占比不足1乐对外依存度极高超过90%。目前，随着国内不锈钢市场持续旺盛，馨

10、加储能铁路电池的蓬勃兴起，解决进口矿供应成为市场的决定性因素。我国需求企业主要从南非、土耳其等国进口格铁矿，未来预计导通津巴布韦的矿石供应链，不断深化与以上矿资源国家及地区的贸易合作，在一定程度上将减缓辂铁矿原材料供应不确定性的风险。SMM.随着高碳熔铁产量爬坡，头部矿业将享受超额收益。随着中国不锈钢的需求不断起量，铝矿需求将不断上升，国际上铭铁价格将面临长期压力，再加上宏观政策上对铭铁矿加工贸易的限制，因此会长期出现国内铭铁行业发展力不足，对国外矿石依存度过高，上游受制于矿石供应商，所以头部矿业将享受市场增长赋予的超额收益。144;执格.*涯之他)*悔公勾I-上j1.*)*4*X.公RQVG

11、终yS4=M.3C1.ff1.1.内及，内仰4餐，翁&阜q&930W73)1W9#MC.UItA.44”心ftfctaXIVY.4M4*a修也.工、.#.M、易S”金，.ACtA6M0a)1944公内2S*Aa逆4口4VG“992*H星，育中W，6&ft*样.04.*。立mn-WAftMrn三Mxaa.，司，“34立，”If.M.M.*.fe.tt.s*j下游储能：国内对铁/铭液流电池的研究始于20世纪90年代，早期以跟踪研究为主.中科院大连化学物理研究所的衣宝廉院士团队于1992年曾经推出过270W的小型铁/铭液流电池电堆。中科院大连化物所和沈阳的金属所的研究中，负极析氢与电解液离子互混问题

12、长期难以解决。2019年U月，中国国家电投公司所属的中央研究院和上海发电设备成套设计研究院联合项目团队研发的国内首个31.25kW铁/铭液流电池电堆“容和一号”成功下线，经测试，性能指标满足设计参数要求。首批次共8台电堆，应用于张家口战石沟光伏电站250kW1.5MWh铁-铝液流电池储能示范项目，并已于2020年12月投入试运行，成为国内首座百T瓦级铁-铭液流电池储能示范电站。2022年1月，“容和一号”量产线投产，单条产线可年产5000台“容和一号”电堆，标志着铁/珞液流电池储能技术产业化向前迈进了一大步，为液流电池储能技术带来了新的增长点。与此同时，由国家电投在内蒙古霍林河全球首个兆瓦级铁/铭液流电池储能示范项目建设并调试完成，再度刷新全球铁/辂液流电池储能系统的最大实证容量纪录。