优化创新生态，释放创新活力。随着我校与秦创原创新促进中心合作的不断深入，我校创新驱动平台建设不断加速，又一科转成果——“可再生耐低温长寿命单液流储能电池项目”成功落地沣东新城，正式入驻秦创原立体联动孵化器总基地。

“这是我们研发的绿色铅盐单液流电池，前面4个电堆是电池的发电部分，后面储液罐是电池的储能部分，电解液流经过电堆的时候实现电能转化，这样的设计有利于功率和储能两部分分开，便于模块化集成设计。”

在沣东新城秦创园西安秦源智科储能科技有限公司，项目负责人、西安理工大学材料科学与工程学院刘政老师正在和大家探讨他们最新研制的单液流储能电池项目。

我们的研究要面向国家重大需求

“我国新能源发展很快，但受风的大小和光的强弱等因素影响，风、光等新能源在发电过程中电压会出现波动。因此迫切需要大功率大容量的长时储能电池来解决其发电品质不高、难以上网等问题。”2007年，刘政毕业于英国谢菲尔德大学，获博士学位，之后从事1年博士后工作。2008-2011年，被谢菲尔德大学聘为项目经理，与欧洲空客、曼德维尔等公司合作研发功能性导电复合材料。2011年回国进入西安理工大学任教，从事绿色铅盐单液流储能电池研发工作。

回国后，经过一年多的市场调研和技术交流。刘政发现，风能和太阳能发电在我国已得到大规模的应用，但风、光等新能源发电主要集中在西北、东北和华北等地区，而风能、太阳能由于其波动性和间歇性不能直接并入国家电网进行远距离输运。发展储能技术已成为可再生能源大规模接入电网的必然选择，同时也是智能微电网的重要技术之一，其发展迫在眉睫。

“科研不是闭门造车，我们的研究要面向国家重大需求。”刘政说。近年来，储能电池材料的研发、能量转换效率的提高、安全可靠性方面是国内外众多专家关注的重要课题，解决储能电池的大规模、高效率、低成本、长寿命是未来的发展趋势和方向。“新型储能设施如同一个巨型‘充电宝’，是新型电力系统的重要技术和基础装备，对促进清洁电力消纳、保障电网安全运行、推进能源绿色低碳转型和高质量发展具有重要意义。”

“液流电池是将活性物质储存于水系电解液中，常压下工作没有燃烧爆炸的风险，完全符合储能的安全需求。”刘政介绍，“特别是铅盐单液流电池不但安全性能特别好，还具备结构简单、耐季候性强、长寿命等优点。”经过多方考核，刘政最终确定将绿色铅盐单液流电池作为自己的研究方向。

千余种方案中找到电池配方

在学校和学院的大力支持下，2011年，刘政成立了液流储能电池研发团队，并于2012年建立了500Wh液流电池验证系统，研发了绿色铅盐液流电池电堆。

团队最初需要面临并解决的问题就是如何提高液流电池的循环次数。为此，刘政和团队师生到处走访调研、埋头阅读文献、扎根实验室做实验。这项工作最大的难题是根据电化学条件下金属共沉积原理，怎样抑制负极铅枝晶的生成，防止电池短路失效。尝试了上百种添加剂，都没有达到预期效果，需要自行合成配制。刘政说道，“就跟‘配药’一样，我们把不同的化学物质进行搭配进行合成制备，再实验测试其可行性。”经过上百种化学物质，上千次实验验证，最终合成一种无机非金属添加剂，能够有效地抑制铅枝晶的生成，使电池单次循环寿命从低于百次提高到千次，加上该电池具有现场可再生特性，总循环寿命能够达到万次以上。

液流电池的结构设计也是提高电池功率容量的关键环节。团队起初采用是单一电解液体系/单极性结构设计来提供电池功率和容量。为此，2015年刘政专门去拜访了英国南艾普顿大学的德里克·普莱彻教授。“当时普莱彻教授研制的液流电池达到了5KWh，远高于我们当时研发的电池，而他使用的是双极性结构设计。”

受到启发后，刘政和团队也将自己研究的液流电池结构改为双极性结构，“但我们发现，双极性结构的液流电池随着电极层数增多，电池效率衰减严重，极大影响电池系统的循环次数。”于是刘政和团队师生又经过大量的试验来对电池结构进行改良，终于在2017年研制出“10kW/600Ah光伏/单液流电池储能离网运行系统”，系统通过了中电五十四所合格验收，同时研发产品在惠州大亚湾6KW试点风光互补储能系统应用示范，此研究成果首次攻克单一电解液双极性结构设计世界级难题。

有志者事竟成。电池结构上的改良成功为团队开展电池后续其他方面研究带来了极大的信心。随后团队又对电池耐温性进行科研攻关，经过百余次实验，终于调制出使液流电池耐极寒极热的“独特配方”。“我们研发的‘独特电解液’耐温配方，将电解熵减最低冰点温度达到-65℃，将熵增最高沸点温度达到+90℃，让电池在-40℃—50℃正常运行没有一点问题。”刘政自豪地说道。

咬定青山不放松，立根原在破岩中。刘政和团队用十年时间成功研发了一体化绿色铅盐单液流电池电堆，解决了电池耐极寒高温性及双极性结构等国际关键技术问题，发表相关领域的SCI论文16篇，获得核心发明专利8项，在申2项，他们以国家重大需求为牵引,科研攻关,逐梦未来。

从实验室到实际应用科研成果转化未来可期

“我从2015年跟刘政老师做单液流电池项目，参与了该项目从电化学原理研究-结构设计-中试样机研发生产过程，经历了电池‘不可用-可用-好用’多年的艰辛历程。”我校毕业的博士研究生计东东，目前在中国石油集团工程材料研究院新能源材料研究中心工作，负责液流电池技术开发工作。

“‘差不多’字眼在我们课题组是不存在的，使我主动发现问题和解决问题的能力得到极大提升，2018年，我确定了自己博士课题-单液流电池温度敏感性及耐季候性电解液的研究工作，现在这个课题也成为我以后工作中的研究方向。”

在刘政的影响下，我校材料科学与工程学院先后有博士研究生2人、硕士研究生10人参与到项目的科研攻关，这些毕业生奋战在电池相关研究领域的科研、管理和生产一线，成为行业骨干和技术能手，为国家电池领域发展贡献力量。

作为西安理工大学重点推介的科研转化项目，在学校技术研究院的引荐下，项目成功落户秦创原总窗口，并成立西安秦源智科储能科技有限公司。

“‘可再生耐低温长寿命单液流储能电池项目’，安全环保、耐季候性强，我对这个项目的科研转化落地推广非常有信心。”西安秦源智科储能科技有限公司总经理赵云毕业于西安理工大学工商管理硕士，这位西理工校友是刘政老师团队的重要合作伙伴。

赵云告诉记者，这个项目应用前景非常广泛，产品主要定位于中、大型储能市场，可以应用于风能太阳能等可再生能源调峰储能、分布式电站储能市场、智能电网大规模储能市场和电网储能调频调峰市场等方面。

“我国电网峰谷用电量差较大，对电能质量负面影响也越来越大，通过蓄电储能来降低峰谷差是解决电能质量和浪费峰谷电矛盾的重要途径。”西安秦源智科储能科技有限公司生产运营总监张成斌曾参与并主持中国黄金集团在太白县投资的8000KW水电站的筹建及运营工作，具有丰富的工业项目筹建和管理运营经验。“刘政老师团队研发的这个技术，可以解决间歇性供电对电网稳定性的影响问题，同时还能解决边远地区照明、收看电视、房间供热等急切问题，具有广阔的市场前景。”

“我们公司推广的新型储能技术可广泛应用于新能源发电配储、电网调峰调频、应急电源、电网容量调节等方面。明年的上半年我们的第一个商业化验证项目将投入市场，计划在3-5年，我们要挺进电池储能行业的前5位，每年大概的营业收入能达到20个亿以上。”赵云坚定地说。