液流电池电极材料市场需求及发展趋势
思瀚产业研究院 米格新材    2024-07-22

（1）液流电池简介

液流电池是一种活性物质存在于液态电解质中的电池技术，一般由电堆单元、电解液、电解液存储供给单元以及管理控制单元等部分构成。

目前，国际上常见的液流电池技术路线主要包括全钒液流电池、锌溴电池、铁铬电池、多硫化钠溴电池等，其中，全钒液流电池技术成熟度最高，应用最广。全钒液流电池的具体结构如下：

资料来源：《全钒液流电池技术研究进展》（魏甲明等著），东海证券研究报告

液流电池的工作原理为，液流电池通过正、负极电解质溶液发生可逆氧化还原反应实现电能和化学能的相互转换。充电时，正极发生氧化反应使活性物质价态升高，负极发生还原反应使活性物质价态降低，放电过程与之相反。目前，液流电池主要应用于储能领域。与储能领域使用较为广泛的锂电池相比，液流电池具有如下特点：

①液流电池设计灵活，储能容量可调。相比锂电池，液流电池的正极和负极电解质溶液，储存于电池外部的储罐中，通过泵和管路输送到电池内部进行反应，其储能容量大小主要取决于电解液的体积和浓度，可根据需求调整容量，可拓展性强，扩容边际成本较低。

②液流电池的火灾风险较低，安全性更高。相比锂电池，由于液流电池的非易燃电解质主要由水组成，因此热失控或火灾的风险更低，安全性更高。

③液流电池循环使用寿命更长。以应用最为广泛的全钒液流电池为例，其循环次数可达到 12,000 次以上，使用寿命超过 20 年，均远高于锂电池。基于液流电池的以上特点，其更加适用于大规模、大容量、长时储能的应用场景，如新能源电站的调峰、调频等。调峰关注长时储能和大容量储能，调峰关注响应速度和循环次数，液流电池优势明显。

（2）液流电池电极材料市场需求及发展趋势

电极材料处于液流电池产业链的上游。目前，液流电池常用的电极主要为石墨电极毡。

资料来源：中信证券研究报告

液流电池电极材料的市场需求主要取决于液流电池的装机量。相比锂电池等较为成熟的电池产品，液流电池尚处于商业化的初期，规模相对较小。以技术最为成熟、应用最为广泛的全钒液流电池为例，2021 年中国全钒液流电池的新增装机量仅为 0.1GW。

近年来，在双碳目标的指引下，以风光发电为代表的新能源装机规模快速增加，大幅提升了新能源电力的消纳需求。风、光等新能源的不稳定性，意味着与之配套的储能设备，需要灵活调节储存能量总量以及提供能量的功率。液流电池因系统设计中灵活性和可拓展性较强，电解液价格低廉易得、各类材料可回收利用等特点，在大型电化学储能领域受到重视。

在此背景下，随着风电、太阳能等新能源并网需求的增加，液流电池迎来发展机遇，我国液流电池市场装机容量逐年增加。预计到 2025 年，我国全钒液流电池新增装机量将达到 2.3GW，2021 年至 2025 年，全钒液流电池新增装机量的年复合增长率为 118.99%，增速迅猛。

通常情况下，100MW 全钒液流电池装机量对应的电极（石墨毡/碳毡）需求量约为 14.5 万平方米，即每 MW 的需求量约为 0.145 万平方米。2022 年，按照液流电池电极毡的一般售价为 330 元/平方米（含税）测算，2025 年我国全钒液流电池电极材料的市场容量约为 11.01 亿元。

目前，国际上常见的液流电池技术路线主要包括全钒液流电池、锌溴电池、铁铬电池、多硫化钠溴电池等，液流电池常用的电极主要为石墨电极毡。BloombergNEF 数据显示，2022 年至 2025 年全球液流电池市场潜在需求量分别约为 17GWh、31GWh、42GWh 和 42GWh，以每天平均运行 6 小时计算，对应的装机量分别为 2.83GW、5.17GW、7.00GW 和 7.00GW。

2022-2025 年全球液流电池电极材料的市场需求量分别约为 411 万平方米、749 万平方米、1,015 万平方和 1,015 万平方米，对应市场容量分别为13.56 亿元、24.27 亿元、33.50 亿元和 33.50 亿元，市场发展空间潜力巨大。整体而言，液流电池产业的发展将为以石墨电极毡为代表的液流电池电极材料带来可观的市场需求。

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