近日，星辰新能荣获鉴衡全钒液流电池电堆认证证书，拔得国内头筹。今天小编将揭开星辰钒星V-STAR电堆的神秘面纱，为大家详细解析其在设计创新、工艺优化、标准化测试以及生产品质管控等环节中的核心技术与独特解决方案。
星辰新能的研发团队由公司首席科学家中南大学刘素琴教授领衔。刘教授作为最早一批在国内从事全钒液流电池领域研究的专家，她的丰硕学术成果和科技成果转化能力为团队指引了清晰的研发方向。 同时，公司外聘中国科学院金属研究所唐奡博士作为技术顾问。他师从全钒液流电池发明人 Maria Skyllas-Kazacos 教授。这一深厚的学术渊源赋予了他独特的技术视角，为团队带来前沿的理念和创新思路，注入强大动力。 团队核心成员也不容小觑，他们来自燃料电池、液流电池、锂电储能领域，专业涉及材料学、化学、物理、数学、流体力学等。这些不同领域和专业背景的成员汇聚在一起碰撞出无尽的智慧火花，为创新创造了无限可能。 星辰钒星V-STAR电堆就是在这样的梦之队的孵化下诞生。 作为全钒液流电池的代表企业-星辰新能解决方案总监吴星明博士围绕《需求驱动下的全钒液流电池产业化进程提速》发表主题演讲，全面阐释全钒液流储能产业的发展前景、面临的挑战和星辰新能谋求产业发展的路径。 吴星明提及， 中国风光发电装机容量扩增成绩斐然， 在市场需求的有力驱动下，新型储能的调度运用水平得以显著提高，这一积极变化为全钒液流电池产业创造了极为有利的发展条件，使其有望迎来爆发式的增长。 以新疆 2024 年的独立新型储能项目为例， 其中全钒液流电池的占比达到了 20% 。 这一数据从侧面印证了市场对全钒液流电池高安全、长寿命、配置灵活等特点的认可，以及国家和地方政府对全钒液流电池产业发展的实质性政策支持。 在政策和需求双轮驱动下，全钒液流储能只有突破自身瓶颈，才能更好地把握市场机遇。目前，全钒液流仍然面临初装成本高、投资回收周期长的挑战，需通过持续的技术突破，提升能量转换效率，并加强产业链建设，实现国产化替代和标准化、规模化生产，进一步降本增效。 毋庸置疑，降本增效是全钒液流电池发展的必然方向，星辰新能正积极践行，以系统化思路推进全钒液流储能系统产业化发展。 成立仅3年，星辰新能已经将产业版图快速扩展到浙江、江苏、北京、新疆、河南、湖南、甘肃等多个省份，全面覆盖产业链关键环节。上游自持湘西优质钒矿，中游建设全自动化全钒液流电池生产基地，并与五矿集团恩菲研究院合作开展全新短流程电解液生产工艺创新，在刚刚过去的9月，星辰新能携手新疆新华与新疆哈密政府就全钒液流电池高活性电解液制造基地项目签署战略合作协议，更有新华乌什百兆瓦时工程项目作为实践的支撑，进而实现星辰新能对全产业链的带动和整合，增强综合竞争力。 以“科技创新推动绿色能源发展”为使命，星辰新能始终将技术创新置于核心地位，重点建设液流储能研发中心，打造涵盖产业链上下游的创新联合体，开展大规模长周期液流电池全栈技术攻关，推动全钒液流储能系统的高性能、高可靠性、长寿命、低成本应用。 星辰新能正在交付新华乌什 50 万千瓦/200 万千瓦时构网型储能项目中的 75MW/300MWh 全钒液流储能设备。该项目是全球最大的全钒液流共享储能电站，为星辰未来在大规模储能项目中的深入发展奠定了坚实基础。 为保证产品的一致性和交付的可靠性，星辰新能交付的集装箱式储能系统采用标准化、模块化设计理念。基于这个理念，星辰STAR500和大功率STAR750储能系统就以下三点做了技术创新—— 星辰秉持模块化设计理念，在功率 400 - 750kW 之间、容量 2 - 3.2MWh 区间、使用时长 3 - 8h区间，可依据客户需求，对基本模块进行灵活搭建，如同搭积木般，客户可以享受到灵活友好的产品定制服务和便捷安装。这样的设计理念，打破了储能系统笨重、形式单一的刻板印象，因需而变，因地制宜，塑造灵活多变的集成形态，创造极致友好的客户体验。 系统搭配星辰42kW/62.5kW高性能电堆，在系统安装上采用双层电堆布局，使得能量输出更为稳定高效，结合定制化循环泵和智能温控系统，不仅有效降低了系统辅助能耗，更使能量效率显著提升2个百分点，时刻保证高效可靠运行。
星辰STAR储能系统产品采用全集装箱式设计，运输方便；其高度集成化的设计，让安装施工精准高效，大幅缩短安装周期，助力储能项目能够迅速交付使用，为客户极大节省时间成本。此外，该产品采用功率与容量叠层布局，占地面积小，可为客户提高单位面积的空间利用价值。
星辰STAR储能系统产品是星辰新能持续进行技术攻关的成果展现，而荣登2023 - 2024 年度中国液流电池储能 TOP30 榜单，则是行业对星辰新能综合实力的肯定！该榜单综合考量了液流电池规模、企业实力、落地项目的实际成效、产能的大小，以及在市场中的号召力等诸多关键因素，通过挖掘和表彰头部企业的卓越成就，树立行业标杆，为整个行业的高质量发展指明方向。
此次入选 TOP30 榜单，既是企业的荣誉，更是责任。 星辰新能将倍加珍惜这一荣誉，不忘初心，砥砺前行，持续深耕液流储能领域。同时，我们也将积极发挥行业头部企业的引领作用，与同行携手共进，共同推动全钒液流储能产业的高质量发展，为全球能源转型和可持续发展贡献更多的智慧与力量。 电堆的三大主材：离子交换膜、电极材料、双极板。 原材料是电堆研发的根基，其质量、性能和特性直接决定电堆的能量转换效率、功率密度、耐久性等关键指标，因此研发团队对主材的选用标准十分严格，自建标准体系，不断筛选上游材料供应商，以达到高性能、高可靠性、长寿命、低成本的最终目的。 就拿离子交换膜来说，导电性与耐久性是关键 。为了挑选表现更为优异的离子交换膜，团队对离子交换膜进行外观、厚度均匀性、吸水率、拉伸性能、电导率和面电阻、离子交换容量、钒离子扩散性、离子选择性、耐久性等测试。 以耐久性为例，材料的耐久性是决定全钒液流电池长期运行能力的重要指标。 团队采用循环充放电法，对单电池进行耐久性测试，确保材料在长时间运行中的稳定性；每进行200圈测试，记录电池静置期间电池内阻；待测试结束，取出离子交换膜，在测试条件下放置至少24 h后，进行拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量、穿刺强度、厚度、离子交换容量测试，并记录首圈与末圈库仑效率、能量效率。 电极材料则需要对不同钒离子氧化还原都具有良好的反应活性和反应可逆性，并且具备稳定的三维网络结构、高电导率、高机械强度和柔韧性，同时，良好的耐腐蚀性和化学稳定性也是优质电极材料的必备条件。为了选择优良的电极材料，团队对电极材料进行外观、厚度均匀性、面电阻、压缩率、电化学活性、表观密度、流动阻力、CV、EIS等测试。 以CV和EIS为例，CV测试可以帮助研发团队直接观察并快速了解不同钒离子在电极上的氧化还原反应及反应的可逆性，EIS测试则可以帮助研发团队深入了解电极表面电荷转移及物质传递过程，从而优化材料选型及设计。 对于双极板来说，良好的化学稳定性、耐酸耐腐蚀性是基本标准。双极板优良的导电性能、较高的机械强度和韧性、良好的致密性是有效提高电流密度的关键。 目前，关于电堆主材的选用，行业相关标准规范较少，不完善且缺少实践，无法满足实际需求 。星辰新能研发团队高标准、严要求，自建标准体系和样品库，与上游材料商不断磨合，通过长期的沟通和反馈循环，持续优化材料供应方案，并依据电堆在不同应用场景下的性能要求，对主材的各项参数严格把控，确保材料在导电性、稳定性、耐腐蚀性等方面达到最优水平。 这种与材料供应商之间的紧密合作，不仅提高了主材选择的精准度，也明确了材料改良方向，为新材料的引入创造了有利条件，进一步推动星辰新能的电堆研发向着更高性能和更低成本迈进。 在星辰新能，电堆结构设计一直处于持续更新迭代的动态过程中。为了使钒离子在复杂电堆内部高效均衡输运，研发团队积极探索，创新流场结构，通过优化流场的形状、尺寸以及流道的分布方式，精准地调控电解液在电极中的流动路径和速度，从而实现电解液均匀分布。相当于为电解液搭建了一个合理规划的 “交通网络”，让每一滴电解液都能在电极中找到自己的 “最佳路线”，确保各个区域都能得到充分的滋润，极大地提升了电堆的工作效率。 安全性始终是电堆设计的重中之重 。在这方面，合适的密封材料的选择显得尤为关键。研发团队经过大量的实验和筛选，采用密封性能更加卓越的材料，使其紧密地贴合在电堆的各个密封部位，有效阻挡电解液的泄漏。优化后的密封技术设计不仅使电堆能承受外漏测试的最大压力达到200 kPa，还将内漏测试的最大压力提升到50kPa，进一步强化了密封效果，从根源上隔绝了电解液泄露的风险，全方位提高了电堆的安全性。 充放电测试是评估电堆性能的核心环节之一。星辰新能采用高精度的充放电测试设备，全方位评估电池在不同测试条件下的性能表现 。极差与平均电流密度也是测试重点，极差反映了电堆在不同工作条件下的稳定性，而平均电流密度则是电堆性能的重要参考。测试表明，星辰钒星V-STAR电堆在这两个指标上均表现出优异的性能。 在42kW额定功率条件下进行充放电测试，确保电堆能量效率大于80%，库伦效率大于96%，充放电末期极差控制在30 mV和40 mV以内，远超目前行业标准要求。 下图可以看出，星辰电堆具有高能量效率、热稳定性能及动态响应性。 为了深入了解电堆的耐用性，长时间的充放电循环测试也必不可少。这是一项耗时且严谨的工作，需要模拟电堆在整个生命周期内的使用情况。通过不断地重复充放电过程，观察电池在多次循环后的性能变化，从而对其循环寿命和性能衰减情况进行重点评估。 这个过程如同对电堆的寿命进行 “长跑” 考验，只有通过这种严格测试的电堆，才能在实际应用中稳定、可靠地运行，满足客户对产品长期使用性能的期望。 在电堆生产过程中，每一个环节都严格遵循来料检验标准和过程检验标准，才能生产出合格的产品。 精确定位是电堆生产的基石。如同搭建一座精巧繁复的建筑，每个组件的位置都必须精确无误。星辰新能的装配设备运用先进的定位技术，确保电极等关键组件在电堆中的位置精准度达到微米级别。 在装配过程中，压力的均匀施加是确保电堆质量的关键。星辰新能生产线配备专业的压力调控设备，实时监测并调整装配压力，使每一个连接部位、每一层组件都受到均匀的压力。让各个部件紧密且稳定地结合在一起，从而极大地提高了电堆生产的一致性，保证每一个电堆在性能上都能达到高度统一。 电堆的组装对环境的要求近乎苛刻，必须在无尘环境下组装，星辰新能组装车间配备了高效的空气过滤系统，能够持续过滤并去除空气中可能存在的微小杂质，确保每一个组件在组装过程中不受污染。 全钒液流电池（VRFB）电堆制造的复杂性与系统性决定了其的诞生需兼顾多方面要素。 从结构设计的精巧构思、材料选择的精益求精、生产工艺的严格把控，再到性能测试的全面评估，每一个环节都如同紧密咬合的齿轮，只有严丝合缝的联动，才能推动全钒液流电池产业的健康运转，才能让一块优质电堆诞生。 如今，科技创新的浪潮正携带着新技术、新材料、新工艺滚滚而来，这无疑为全钒液流电池的技术创新和产品迭代打开了更多思路。星辰新能坚信，只有严把材料关、创新核心技术、优化生产工艺，才能不断挖掘电堆性能潜力，降低电堆成本，进而让更多优质高效的产品进入市场，形成一个良性发展的产业闭环，促进整个全钒液流储能产业生态的繁荣发
