釩鈉電池是一種新型液流電池技術(shù)，以溶解在電解液中的五氧化二釩（V2O5）為正極活性物質(zhì)，金屬鈉為負(fù)極材料，通過(guò)鈉離子在正負(fù)極之間的遷移實(shí)現(xiàn)能量存儲(chǔ)。這類電池以其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了300-400Wh/kg的理論能量密度（約為鋰離子電池的2倍），且具有完全規(guī)避鋰資源短缺問(wèn)題的先天優(yōu)勢(shì)，特別適合大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用。

需要重點(diǎn)關(guān)注的是釩鈉電池的循環(huán)壽命表現(xiàn)，其實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)可達(dá)到10000次以上（80%容量保持率），遠(yuǎn)超傳統(tǒng)鋰電的2000-3000次循環(huán)。這得益于釩元素多價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)換（V2+/V3+/V4+/V5+）的穩(wěn)定性，以及鈉離子嵌入/脫嵌過(guò)程中不會(huì)引起電極材料結(jié)構(gòu)破壞的特性。當(dāng)前研發(fā)中的第三代釩鈉體系已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了85%的能量轉(zhuǎn)換效率，工作溫度范圍拓寬至-30℃~60℃。

與全釩液流電池相比，釩鈉電池在能量密度方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，這主要?dú)w功于金屬鈉負(fù)極2.71V的低氧化還原電位（vs. SHE）。不過(guò)其電解液仍需使用特殊有機(jī)溶劑（如碳酸丙烯酯）來(lái)溶解五氧化二釩，這點(diǎn)與采用硫酸水溶液的全釩體系存在本質(zhì)區(qū)別。中國(guó)科學(xué)院團(tuán)隊(duì)最新研制的1kWh原型機(jī)已證實(shí)該系統(tǒng)可在2C倍率下穩(wěn)定放電。

在安全性能方面，釩鈉電池展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。由于采用不可燃的無(wú)機(jī)電解液體系，徹底杜絕了傳統(tǒng)鋰電的熱失控風(fēng)險(xiǎn)。特別是其電解液泄漏后只會(huì)形成固體鹽類沉淀，不會(huì)像釩液流電池那樣造成強(qiáng)酸性污染。目前制約商業(yè)化應(yīng)用的主要瓶頸在于金屬鈉負(fù)極的界面穩(wěn)定性問(wèn)題，以及五氧化二釩在有機(jī)電解液中的溶解動(dòng)力學(xué)還需優(yōu)化。

從應(yīng)用前景來(lái)看，釩鈉電池在電網(wǎng)調(diào)峰（8小時(shí)以上儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)）、風(fēng)光配套等領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特價(jià)值。美國(guó)能源部ARPA-E項(xiàng)目評(píng)估顯示，其理論系統(tǒng)成本可降至$100/kWh以下。我國(guó)在2023年已將釩鈉電池列入十四五新型儲(chǔ)能技術(shù)重點(diǎn)攻關(guān)目錄，數(shù)個(gè)百兆瓦級(jí)示范項(xiàng)目正在建設(shè)中，預(yù)計(jì)2025年前后可實(shí)現(xiàn)商業(yè)化突破。