钒电池全称为全钒氧化还原液流电池，其工作原理与锂电池不同，液流电池主要利用正负极两侧溶液中活性物质氧化还原状态的改变来实现充放电。
其工作原理是含有不同价态钒离子的电解质在电池正负极和外置储罐中循环，在充电和放电过程中，质子在质子交换膜中迁移，钒离子价态发生明显的变化，实现能量储存或释放。
虽然单位体积内的包含的能量不如锂电池，但钒电池的优点有许多，包括安全、无起火或爆炸的风险、无污染、可完全循环利用、容量大、适用于长时储能以及受地域和环境等条件影响较小等。
钒电池的内部结构决定了它的安全系数想对高。电解液为钒离子的稀硫酸水溶液，只要控制好充放电截止电压，保持电池系统存放空间通风良好，某些特定的程度上能保证安全。质子在储罐的来回循环的同时也达到了散热的效果。
此外，钒电池对环境污染较小。钒电池电解液在密封空间内循环使用，在使用的过程中通常不会产生环境污染物质，也不会受外部杂质的污染。此外，钒电池中正、负极电解液储能活性物质同为钒离子，不会导致正负极电解液活性物质的互串而发生储能容量的不可逆衰减。该电堆和系统主要是由碳材料、塑料和金属材料组装而成，当钒电池系统废弃时，其金属材料能循环利用，碳材料、塑料可当作燃料加以利用。
除此之外，与其他电池不同，钒电池储能系统具有非常好的过载能力，钒电池充放电没有记忆效应，具有非常好的深放电能力。另外，液流电池的功率密度可“堆叠”，通过增加单元数量即可，所以在响应速度上更具优势，在毫秒级、秒级、五分钟、小时级响应等各个维度上，钒电池储能的调频、调峰均有不俗的表现。
拥有如此多优点，钒电池也受到许多关注与支持。2021年，国家能源局发布了《“十四五”能源领域科学技术创新规划》，文件提到，在新型电力系统及其支撑技术中提出储能技术开展高功率液流电池关键材料、电堆设计以及系统模块的集成设计等研究，研发钠离子电池、液态金属电池、钠硫电池、固态锂离子电池、储能型锂硫电池、水系电池等新一代高性能储能技术，开发储热蓄冷、储氢、机械储能等储能技术。示范试验开展GWh级锂离子电池、大规模压缩空气储能电站和高功率液流电池储能电站系统模块设计与示范。
根据《储能产业研究白皮书2023》显示，2022年新增投运液流电池规模112.1MW，同比增长338%，新增规划在建液流电池规模1.1GW/4.2GWh，以钒电池为主，规模实现突破。另外，麦肯锡数据预测，长时储能于2025年起开始大规模增长。
那么钒电池目前面对着哪些机遇和挑战呢？目前钒电池行业价格趋势如何？当前行业产品研究开发情况怎样以及关键应用场景有哪些？
本期“双碳知识家”邀请到北京普能世纪科技有限公司副总经理赵延龄来讲述当前全钒液流电池储能技术挑战与机遇。
赵延龄，现任北京普能世纪科技有限公司副总经理，北京普能与承德钒钛合资公司—河北大河储能科技有限公司总经理，2008年加入普能公司，从事国内首批全钒液流电池技术开发，对全钒液流电池储能技术特性有深入了解。在深入参与普能收购加拿大VRB公司后的技术交接和产品国产化工作中，对该技术核心材料、部件、系统集成应用有着非常丰富的经验。作为国家863计划先进能源技术领域全钒液流储能电池单体、模块及系统集成研发技术项目的关键人员，参与全钒液流电池国家标准委员会工作，国家标准GB/T32509-2016《全钒液流电池通用技术条件》第一参与起草人。
