上游国产替代（电解液、电极、交换膜等）有望推动国内钒电池业降本

——全钒液流电池系统由电堆、电解质溶液储供子系统、电池管理子系统等组成，系统相对复杂。

电解液和电堆是钒电池的核心环节。从成本占比看，电解液占比约41%，电堆占比约37%，二者是钒电池的主要成本来源。

产业链不成熟，供给配套不完善，关键环节如离子交换膜等依赖进口产品，是钒电池成本较高的原因之一。

国产替代有望推动降本。从近期产业链跟踪来看，国内钒电池产业链建设正在加速推进，产品性能追赶进口产品，随着装机规模不断扩张和政策大力支持，关键环节国产替代将推动钒电池进一步降本。

全钒液流电池产业链

资料来源：powerlab

钒电池成本占比

资料来源：powerlab

——电解液是钒电池最大的成本来源，主要降本路径为提高实际利用率和创新商业模式。

电解液利用率有待提升。电解液的体积和浓度决定了全钒液流电池储能系统能够储存的最大能量，电解液中五氧化二钒占成本的2/3以上，理论上储存1kWh的电能需要5.6kg五氧化二钒，但目前电解液的实际利用率仅能做到70%，五氧化二钒用量约为8kg，电解液利用率的提升将减少五氧化二钒用量，进而降低投资成本。

商业模式创新。由于电解液本身寿命较长、衰减少，通过金融租赁等商业模式可以降低初期投资成本，目前业界正在逐步试点该模式。

工业制备电解液多采用电解法，壁垒较高。电解液制备主要采用化学还原法和电解法，工业上多采用电解法，便于大规模生产，但也存在速率慢、设备要求高、耗能高、成本高等缺点。由于过程中需要考虑电解质配比、温度、添加剂等多种元素才可实现高效率生产高性能钒电解液，行业壁垒较高。目前国内能够批量生产电解液的企业只有大连融科和河钢股份等少数几家企业。

电解液制造工艺

资料来源：CNKI

——质子交换膜。质子交换膜是电极的主要成本来源，全钒液流电池产业链的明珠。传统钒电池使用的膜材料主要使用国外杜邦公司生产的全氟磺酸离子交换膜，其成本较高，约占电堆成本的55%，且钒离子选择性相对较差。。

国产膜材料已实现技术突破，成本仅为进口产品1/3，渗透率有望提升。根据GGII，2021年中国市场液流电池质子交换膜国产化率约为23.15%，其中科慕（原杜邦）的全氟磺酸树脂膜市场占比达75%，国内出货量靠前的企业为科润新材料和东岳未来氢能。国产质子交换膜虽然在断裂伸长率、机械强度等仍有差距，但在电导率、含水率等关键指标已追赶上国外企业，且成本更低，据科润新材介绍，其产品造价仅为进口产品的1/3，因此国产质子交换膜未来渗透率有望进一步提升。

全钒液流电池的典型结构

资料来源：CNKI

2021年液流电池质子交换膜国产化率

资料来源：GGII

——电堆。电极材料是钒电池功率模块成本和电池转化效率高低的决定性因素。

电极表面是全钒液流电池发生氧化还原反应的场所，电极材料常用碳毡或石墨毡。碳毡和石墨毡的制造流程是高温碳化处理高分子纤维织物得到，成本较为低廉，并且具有稳定性好，导电能力突出等优点，但也存在电化学活性较低的缺点，是造成钒电池功率密度较低的关键因素之一。根据长沙理工大学丁美、贾传坤教授团队研究成果，团队最新自主研发出的新型大尺寸石墨烯复合电极功率密度较原始电极材料可提升80%以上，同时还表现出了优越的循环稳定性，目前已进入商业应用孵化和中试阶段。

双极板常用碳塑复合双极板，起到连接各电池单体的作用，目前已实现大规模应用，主要生产方式为模压成型，注塑成型在成本和产量方面更具有优势, 但初始投入成本较高，适合大规模生产。根据相关研究，目前最有潜力的降低成本方式是推动标准化和大规模生产。

石墨毡SEM图像

资料来源：CNKI

经过 20 多年的努力，我国全钒液流电池储能技术水平处于国际领先地位，已形成了初步完整的全钒液流电池产业链，从上游的资源开采、冶炼，到电解液、电池堆、双极板、隔膜、电极等的生产，相关领域都有对应企业从事细分产业的产品工作，已满足产业化应用的要求。

全钒液流电池产业链主要公司

资料来源：公开资料