圖1 釩液流電池原理示意圖

   國產大面積全電池以電流密度160 mA/cm²(電流=410.4 A)，流速0.5 mL/cm²/min，充放電電壓=1.6V-0.7V/cell的測試條件進行充電測試，充放電曲線如圖2所示，在電流密度在160 mA/cm²條件下可穩定的充放電，等同38-cell、48V全電池可達到最大功率20 kW的能力。由此可知要達到高功率液流電池堆不僅需要高性能電池材料，還需要設計開發相適應的流道結構，以降低高電流密度運行下的濃差極化電壓和高流量下的泵損耗，進而獲得最佳的能量效率以及提升極限功率。

圖2 國產大面積液流電池堆在定電流模式下之充放電曲線

此外，傳統液流電池多以螺栓進行鎖固組裝，並透過大量密封件導入框板結構中來達成電池組防漏之工程設計，且鎖固點的施力不均易導致原設計的密封性功能不佳或失效，如應力集中促使石墨板材脆裂，而損壞電池組內部結構因而降低電池原設計效能。
本創新模組採複合材料結構設計，大量使用異材間的黏合技術省去傳統電池結構中密封功能元件，降低電池模組面積約22%，電池單片框板厚約50%，體積功率密度在同功率比較下提升約1.6倍，並使用被大量應用的工業材料作為電池框板基材，大幅降低廠商設備投資門檻，以及減少廠商需針對不同框體各別開模具導致回收期限過長的憂慮。

圖3 緊縛型液流電池組與傳統鎖固式電池組差異

圖4 技術規劃範圍與技術整合建置測試應用

圖5 液流電池儲能關鍵模組開發技術

【計畫規劃/技術應用】
    未來規劃為開發高安全性長效型國產自製液流電池儲能(NARI VRFB)關鍵電池堆模組與供液模組，以及開發運轉監控及模擬技術，未來可於機櫃型液流儲能示範應用，提供分散式電力整合應用以達到電力供應穩定與安全為目標。以沙崙D區綠能展示應用為例，如圖4所示，液流電池儲能大致可區分為電池堆、供液模組(電解液循環功能)、電池管理周邊設備等，為本技術開發建置範圍，選用並建置功率控制器 (雙向變流器、變壓器)作為電力電子介面。最終整合應用於示範場域進行測試，綠能(太陽光電、風力發電)、儲能裝置(NARI VRFB)與市電網絡聯結以達電力調度、穩定供電品質之功效。
 
【未來佈局】
    依據政府能源轉型目標及再生能源占比提升政策，為提升電網系統穩定性，未來長時間儲能需求將增加。液流電池具有應用潛力，但產業發展在國內仍屬初期階段，包含材料上或設備代理商，本院前瞻布局及驗證開發關鍵組件、材料，有助於後續整合及協助系統商加速技術建立或材料組件切入國際供應鏈，國內廠商在投入關鍵組件或後續維運皆能產生不同比例貢獻及價值，未來將與儲能產業政策搭配後促成實際減碳效應。
    國家原子能科技研究院後續針對關鍵性技術進行佈局及建立自主性技術，以提升國內液流電池儲能技術能力及發展關鍵材料製程，相關技術轉移或輔導國內廠商，113年預期以沙崙D區示範場域儲能驗證平台，測試驗證國產儲能關鍵電池堆模組效能及效益，評估應用模式。相關成果可輔助國內儲能產業發展材料、組件或模組設計等技術，若能爭取國內示範系統應用設置以累積場域經驗，未來可建立量產規模及整合國內供應鏈達到降低生產成本，促進國內儲能產業切入國際儲能產品供應鏈。

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