液流电池作为一种大规模、长时电化学储能技术，以其本征安全性、长循环寿命、可灵活扩容等优势，成为构建新型电力系统的关键支撑技术。随着可再生能源在电力和能源结构中占比不断提升，长时储能需求激增，液流电池技术受到全球广泛关注，处于快速增长的关键时期。本文梳理了主要国家液流电池领域战略布局与最新技术研发进展，提出启示建议。

01液流电池储能技术概述

液流电池体系众多，根据电解液的溶剂类型，可以划分为水系液流电池（以水为溶剂）和非水系液流电池（以有机溶剂或其它非水介质为溶剂）两大类。水系液流电池具备本征安全性，成本相对较低、对环境友好，但电化学窗口窄，限制能量输出，一般能量密度较低；非水系液流电池通常电化学窗口宽，能量密度可显著提升，工作温度范围广，电解液设计灵活，但安全性和稳定性较差，成本偏高，目前技术成熟度较低。根据电池活性电对的种类，可以将液流电池分为无机液流电池和有机液流电池，其中无机液流电池包括全钒液流电池、锌溴液流电池、锌铁液流电池、铁铬液流电池、全铁液流电池等，有机液流电池包括醌基液流电池、吩嗪基液流电池、紫精类液流电池等。几种主流液流电池技术路线的原理及优缺点如表1所示。

表1 液流电池技术路线原理及优缺点

02液流电池全球战略布局

1、政策与资金支持

液流电池作为长时储能的关键领域之一，主要国家积极开展战略布局。2024年8月，美国能源部（DOE）电力办公室发布《实现低成本长时储能》报告，指出液流电池是电化学储能中最有希望达到2030年成本目标的技术，多次资助项目支持液流电池的开发、制造以及生产规模扩大,,。2024年10月，英国政府宣布长时储能投资计划，计划投入数十亿英镑资金支持液流电池等长时储能项目。我国在2022年1月印发的《“十四五”新型储能发展实施方案》中将液流电池列为新型储能技术攻关重点方向，明确其作为长时储能技术路线的重要地位。2024年7月，国家发改委、国家能源局、国家数据局三部门印发的《加快构建新型电力系统行动方案（2024—2027年）》中强调建设液流电池等多种技术路线的储能电站，满足不同应用场景的需求。

2、各技术路线发展现状

主要国家均采取多种技术路线并行发展的战略，在开发进度上呈现一定的地区差异性。全钒液流电池是目前技术成熟度最高的体系，也是主要布局方向。我国拥有丰富的钒矿资源，在该技术路线重点投入，发展迅速，已开展了吉瓦时级规模的商业化应用，处于全球领先地位。锌溴、铁铬液流电池的技术成熟度仅次于全钒液流电池，国内外均有兆瓦时级的商业示范，美国在锌溴液流电池技术路线上处于世界前列。全铁液流电池由于活性物质来源丰富、成本低且环境友好，近年来也受到了广泛关注，该技术路线由美国领跑，已进入示范应用阶段，国内则由于起步较晚尚处于技术研发阶段。有机液流电池的发展较晚，在全球范围内仍处于技术开发阶段，美国的研发进度相对领先。

03液流电池关键技术研发进展

液流电池系统可以按照功能分为能量模块、功率模块和控制模块三部分，其中前两者是液流电池的核心部分。能量模块的开发重点是高浓度、高稳定性、高活性、低成本的电解液。功率模块中隔膜需要具备高活性物质阻隔性、高平衡离子传导性及优异的物理化学稳定性，兼具合适的厚度及均匀性、尺寸变化率、机械性能、耐久性等；电极材料需要具备高电子电导率和电化学活性，兼顾稳定性、机械性能、耐久性等；双极板需要具备高电子导电性、高化学/电化学稳定性、高机械强度、低液体渗透率、高耐久性等，同时关注流场结构设计。针对液流电池目前存在初始成本投资高、循环寿命和稳定性不足以及效率与运行限制等问题，科研人员在电解液、隔膜、电极和双极板以及流道设计等方面开展了大量基础研究，2025年以来的主要进展如下。

1、电解液设计

通过官能团修饰功能化改性、添加稳定剂等方式优化电解液成分，提高稳定性与循环性能，并利用原位表征技术探究反应机理。2025年5月，南京大学研究团队采用天然α-氨基酸功能化改性1,5-二羟基蒽醌，增强其水溶性至0.63摩尔/升并抑制副反应，容量衰减率降低至0.011%/天，为研发高耐久的水系有机液流电池提供了基础。6月，香港科技大学研究团队利用动态现场原位解耦方法定量分析极化，发现铋催化负极可将激活损失占比由75.3%降至36.9%，为优化液流电池在不同工况下的极限步长提供了有效途径。7月，中国科学院大连化学物理研究所研究团队引入Cr³⁺作为稳定剂制备了1.5摩尔/升的VO₂⁺电解液，可在高温下稳定超过30天，且4千瓦电堆在120毫安/平方厘米、无需任何热管理的情况下，可连续运行约1000次循环，能量效率维持在80%。

2、隔膜设计

通过界面交联策略、侧链修饰、多巴胺表面修饰、复合膜制备等改性方法，提高隔膜电化学性能与机械性能，助力电池效率提升。2025年1月，瑞士保罗谢勒研究所团队在新型N-烷基化和N-苄化的亚-聚苯并咪唑（m-PBI）膜骨架上添加乙基侧链，增强对酸性电解质的亲和力与离子导电率，将全钒液流电池在200毫安/平方厘米电流密度下的效率从70%提升至78%。5月，南京工业大学研究团队提出了一种多巴胺修饰聚乙烯膜的新方法，增强亲水性并缩小孔径，阻断溴离子穿梭，电池在20毫安/平方厘米电流密度下运行超2000小时，循环寿命延长4倍。6月，中国科学院大连化学物理研究所团队使用界面交联策略制备了3微米超薄聚合物膜，用于全钒液流电池时可在300毫安/平方厘米的高电流密度下实现超过80%的能量效率，横向拉伸强度优于商业膜，该策略也可应用于碱性锌铁液流电池和水系有机液流电池。12月，沙特阿拉伯法赫德国王石油与矿业大学研究团队开发了一款Nafion/磺化还原氧化石墨烯复合膜，将多硫化钠氧化还原液流电池的库伦效率提升至99.4%，有效减少氧化还原物质迁移。

3、电极设计

通过修饰电极表面活性位点、掺杂调控孔隙结构与比表面积等方式，改善电极处的吸附特性与反应动力学，提升电池效率及稳定性。2025年4月，深圳理工大学研究团队开发出一种表面沉积铅纳米颗粒的碳毡电极，诱导锌有序沉积并抑制析氢，基于该改性电极的锌溴液流电池寿命大幅提升至2300小时以上，平均库伦效率超过97.4%。5月，华北理工大学研究团队通过引入氮原子调控Ti₃C₂Tₓ MXene的碳层结构，重构电子结构并提升负极活性，构造的全钒液流电池可在250毫安/平方厘米的电流密度下稳定工作，能量效率达68%。8月，厦门大学研究团队设计出一种二维有序介孔氮掺杂碳复合二硫化钼异质结电极，制备的水系多硫化物氧化还原液流电池在3200次循环后仍保持112毫瓦/平方厘米的峰值功率密度及99.9%的库伦效率。

4、双极板及流道设计

通过改善流场设计提高传质效率，利用改性复合材料增强双极板的结构完整性和抗腐蚀性，提升电池性能。2025年4月，华北电力大学研究团队提出一种叶脉型流场设计，改善电化学性能和泵送损失。该设计显著提高了反应物传质并降低了压降，同时具有更高的水力传导率，提供了一种通过仿生流场设计来调节反应物分布和扩散距离的潜在方法。8月，重庆大学研究团队提出一种以聚偏二氟乙烯（PVDF）为结构密封剂的纳米胶策略，构建出具备良好结构完整性与电解液阻隔性能的EG/PVDF复合双极板，使用该双极板的全钒液流电池系统展现出优异的循环稳定性与高能量效率。

我国在液流电池领域具备较强的技术优势，仍需在电解液、隔膜、电极、双极板等关键材料的突破与系统集成优化等方面开展攻关，以进一步实现低成本、高能量密度和长运行寿命。

1、开发新型电解液体系突破能量密度限制

着力开发高浓度、高稳定性、低成本的电解液体系。针对全钒液流电池，可采用功能化改性、添加稳定剂等方式提高电解液的工作温度范围与循环寿命。针对有机液流电池，可通过官能团修饰等分子结构设计方法提升溶解性与循环稳定性。积极探索全铁、锌基等液流电池体系与复合电解液策略，拓宽电化学窗口、提高能量密度，逐步降低对钒等贵金属的依赖，推动液流电池向低成本、高性能方向发展。

2、采用结构化设计攻克隔膜与电极技术瓶颈

调控隔膜与电极的活性位点与界面结构，提升电堆功率与稳定性。在隔膜研发方面，采用界面交联、侧链修饰及复合膜制备等策略，以突破商业化膜材料的效率限制。在电极设计方面，聚焦表面活性位点的修饰与孔隙结构的调控，从而提升反应效率，抑制枝晶生长，提高循环稳定性。同时加强原位表征技术与计算模拟的结合，揭示材料构效关系与性能衰减机制，指导隔膜与电极的结构化设计。

3、加强流场与复合双极板材料的系统集成研发

重视双极板与流道的协同优化，提升电池系统的整体能量效率与运行寿命。对双极板采用复合结构设计，发挥各组件材料优势，构造耐腐蚀、低电阻、高机械强度、低液体渗透率的双极板。探索叶脉型仿生流场等创新流场结构设计，优化反应物在膜侧的分布与传递路径，提升电池效率，进一步发挥液流电池功率与容量解耦的优势，从而在大规模储能场景中更具竞争力。