7月8日，由中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)、大连融科储能技术发展有限公司、大连融科储能集团股份有限公司等单位共同完成的“新一代大规模全钒液流电池关键技术及应用”成果，荣获2025年度国家技术发明奖二等奖。
这项荣誉的背后，是一支科研团队跨越十余年的技术攻坚。他们从关键材料受制于人的被动局面中突围，实现了全钒液流电池核心技术的自主可控，并推动全球最大液流电池储能电站成功并网投运，使中国在该领域从跟跑者成长为全球技术路线的重要引领力量。
“这次获奖是对团队过去的肯定，但我们绝对不会止步于此。我们的最终目标，是国家能源的未来。”该项成果的第一完成人、大连化物所李先锋研究员这样说。
关键材料突破 创制多孔离子传导膜
全钒液流电池是大规模长时储能的本征安全型技术路线。其核心工作原理在于：正负极使用同一种钒元素，充放电过程中通过电解液中钒离子价态变化实现能量存储与释放。这一设计赋予其独特的修复能力，长期运行后即便电解液中钒离子价态失衡，也可通过化学反应恢复，且电解液可长期循环使用，未来回收和维护相对简便。上述特性使其天然契合大容量、长时储能的场景需求。
然而，在全钒液流电池问世后的较长时间内，其大规模产业化应用受制于两个核心瓶颈：一是关键材料的成本与可靠性，二是电堆的功率密度与转换效率。其中，离子传导膜作为电池的核心部件，长期依赖进口，价格高昂且供应受限，成为制约中国液流电池产业发展的命门。
离子传导膜在全钒液流电池中承担着隔离正负极活性物质、同时传导质子的双重功能。传统离子交换膜依赖磺酸基团等官能团实现离子传导，这一技术路线长期被国外企业垄断。
李先锋团队跳出“离子交换”的传统框架，提出了不含离子交换基团的“离子筛分传导”新机理。其核心技术逻辑在于：通过精准调控分离膜的孔径分布，在纳米尺度上实现对不同价态、不同水合离子半径的钒离子与质子(或水合氢离子)的差异化透过。具体而言，团队通过分子结构设计和相转化工艺优化，构建了具有埃级孔径分布的多孔膜，使质子能够顺利通过，而体积较大的钒离子则被有效截留。
这一路线的颠覆性在于：它摆脱了对进口离子交换树脂的依赖，采用常见高分子材料作为基材，通过工艺创新赋予其功能。经过大量实验，团队在选择性与传导性之间找到了可行的工作窗口，成功研发出兼具高选择性、高离子传导率和低成本优势的多孔离子传导膜，并攻克了规模化连续制备工艺，实现了关键材料的国产化替代。
电堆性能提升 研制高功率密度电堆
膜材料的突破解决了“卡脖子”难题，但产业化的下一道关口随即显现——电堆的功率密度。在保持同等能量效率的前提下，功率密度越高，意味着相同输出功率所需的电堆体积越小，系统成本越低。在攻关初期，团队在保证电堆能量效率不低于80%的条件下，可实现的工作电流密度约为80mA/cm2，与大规模储能系统对经济性的要求存在明显差距。
团队对电堆内部的反应动力学、传质过程及流场分布进行了系统研究，提出了短流程、超薄电极的电堆结构，通过电极框和电极流道的耦合，强化了电堆内部传质、传热，减小了浓差极化。经过持续迭代，团队成功研制出高功率密度电堆，功率密度提升1倍，单位功率成本显著下降，使全钒液流电池在大规模储能场景下的经济可行性迈上了新台阶。
产学研用协同 建成百兆瓦级储能系统
关键材料和电堆技术的突破仅完成了“从0到1”的跨越。如何将实验室样品转化为工业化产品，如何将单个电堆可靠地集成为兆瓦级乃至百兆瓦级的储能系统，同样是一项极具挑战的系统工程。
团队自起步阶段即确立了“产学研用”深度协同的研发机制，与产业化合作方大连融科储能技术发展有限公司形成紧密联合体：大连化物所聚焦于高性能、低成本关键材料及核心部件的前沿研发，融科储能则承担材料与电堆的批量化制造、储能系统的工程设计与电站集成。
这一协同机制的标志性成果，是2022年10月30日正式并网发电的大连液流电池储能调峰电站一期工程。作为全球首个百兆瓦级液流电池储能调峰电站、国家能源局批复的首个大规模电化学储能项目，该项目在技术验证和工程示范层面具有里程碑意义。电站运行中，团队突破了大规模电解液循环管理、电堆阵列一致性控制、系统热管理与安全防护等一系列工程技术难题，验证了全钒液流电池技术在百兆瓦级尺度上的可行性与可靠性。
此后，该技术进一步向极端环境拓展。2024年末，我国严寒地区首套百兆瓦级共享储能电站在吉林松原投产。在冬季气温逼近-30℃的条件下，系统正常启动并稳定充放，验证了全钒液流电池在高寒环境下的适应性。2025年底，全球最大液流电池电站在新疆吉木萨尔成功并网，在戈壁滩的悬殊温差与风沙侵蚀条件下保持平稳运行。从滨海、雪原到荒漠，该技术经受住了多种严苛自然工况的检验。此外，团队与比利时企业签署了全钒液流电池技术合作协议，标志着“中国方案”进入欧洲市场，实现了从技术输入向技术输出的角色转变。
知识产权保护 推进标准体系建设
在产业化快速推进的同时，团队同步构建了系统的知识产权保护与行业标准体系。截至目前，团队围绕全钒液流电池相关技术申请国内外专利300余件，拥有有效发明专利100余件，覆盖从离子传导膜、电极、双极板等关键材料到电堆核心部件及储能系统集成的全链条，形成了相对完善的知识产权保护网络。
2024年，全钒液流储能技术产业化入选国家知识产权局全国专利产业化十大典型案例，是辽宁省和中国科学院唯一入选案例。
在标准建设层面，作为能源行业液流电池标委会主任委员单位，团队主导制定并发布了全球首项液流电池国际标准和30余项国家、行业标准，内容涵盖电池性能测试方法、安全运行规范、系统接入要求等方面，为行业健康有序发展提供了规范依据。
从关键材料受制于人到核心技术自主可控，十余年间，这支团队完成了一次跨越式突围。全钒液流电池的中国方案，为全球储能产业贡献了一条具有参考价值的技术路径。在这条未来能源的路上，他们的探索仍在继续。
