液流电池是一种大规模高效电化学储能（电）装置，通过溶液中的电化学反应活性物质的价态变化，实现电能与化学能相互转换与能量存储。
在液流电池中，液流电池由电池单元、电解液、电解液存储供给单元等部分构成，活性物质储存于电解质溶液中，具有流动性，可以实现电化学反应场所（电池）与储能活性物质在空间上的分离，电池功率与储能容量设计相对独立，适合大规模蓄电储能需求。
因此，在可再生能源发电、智能电网、分布式电网建设等市场需求的驱动下，特别是在未来能源互联网发展过程中，大规模储能基础设施建设将成为重要的产业建设环节。以液流电池为代表的储能产业将发挥越来越大的作用，呈现出快速增长趋势。
液流电池最初的概念于1974年由美国NASA的工程技术人员提出，将原先储存在固体电极上的活性物质溶解进入电解液中，通过电解液循环流动给电池供给电化学反应所需的活性物质。
因此，储能容量不再受有限的电极体积限制，可以根据实际需要独立设计所需储能活性物质的数量，特别适合于大规模电能储存场合使用。
液流电池的核心功能部分是实现电能与化学能相互转化与储存，与此同时，为了阻隔正极氧化剂和负极还原剂混合后发生自氧化还原反应，避免能量损耗，通常在正极电解液和负极电解液之间设置离子传导膜，起分隔两种电化学活性物质的作用。
根据液流电池中固相电极的数量，可将液流电池分为双液流电池、沉积型液流电池，以及金属/空气液流电池。
在双液流电池中，无论是正极还是负极的电化学活性物质，均溶解于溶液中，电池运行过程中，正极和负极电解液流过电极表面，进行得失电子的电化学反应。如下图所示，全钒液流电池是典型的双液流电池体系。
与双液流电池不同，沉积型液流电池中只有正极，或者负极活性物质溶于电解质溶液，另外一种电化学活性电对往往以固态形式存在。在电池充电/放电过程，溶液中的电化学活性物质随着电子得失产生由溶液中沉积到固相表面的变化，或者从固体电极表面溶解进入液相的过程，如锌镍单液流电池中的锌电极。
此外，还存在双沉积型液流电池，在电池充电/放电过程中伴随电子得失，正负两个电极上均发生沉淀/溶解的相变过程，如全铅液流电池。
通常情况下，单电池无法满足电力储能所需的电压条件。为了提高电池两端的输入/输出电压，克服单电池电压过低问题，在实际使用过程，将一定数量单电池串联成电池组，可以输出额定功率的电流和电压。
充电时，正极发生氧化反应活性物质价态升高，负极发生还原反应活性物质价态降低。
当风能、太阳能发电装置的功率超过额定输出功率时，通过对液流电池充电，将电能转化为化学能储存在氧化/还原电对中。
放电时，正极活性物质价态降低，负极活性物质价态升高，液流电池释放出它所储存的能力。
当发电装置不能满足额定输出功率时，液流电池开始放电，把储存的化学能转化为电能，保证稳定电功率输出。
资料来源: 丁玉龙，来小康等，中国化工学会储能工程专业委员会，“储能技术及应用”，化学工业出版社.
原文始发于微信公众号（艾邦液流电池网）：液流电池基本原理
