可再生能源的间歇性和波动性对大规模集成后的电网可靠性提出了重大挑战，开发高效、经济、可靠的储能技术成为解决可再生能源大规模应用瓶颈的关键。地下液流电池是指利用地下盐穴或人工硐室作为地面液流电池正负极电解液的大型储存空间，并通过电堆实现能量储存与释放的一种新型储能技术。以盐穴作为电解液的储存场所，则必须考虑到我国盐岩的基本赋存特点是盐岩层数多、单层厚度薄和含不溶或难溶夹层多，属于典型的薄互层盐岩构造。因此，在我国建设盐穴液流电池不可避免地会遇到多夹层与沉渣对液流电池电化学性能的影响，以及电解液长时侵蚀对围岩力学及孔渗特性的影响，即盐穴赋存特征与液流电池电解液相互作用机制。而目前尚未有针对该机制研究，因此，亟需对该机制开展深入研究，抢占科技制高点，为我国盐穴液流电池储能技术的创新与发展提供理论基础与技术支撑。

中国科学院武汉岩土力学研究所油气地下储备与开发研究中心牵头开展的相关研究，选配出适宜在盐穴中储存的正极电解液（MV）和负极电解液（TMA-TEMPO），以我国某典型盐矿为工程依托，开展了卤水中单一离子对正极和负极电解液电化学性能影响试验，以及以原位饱和卤水作为支持电解质的全电池性能测试试验，揭示了盐穴赋存特征对液流电池电化学性能影响机理。同时，开展了高温高压电解液长时侵蚀下盐穴围岩孔-渗特性测试试验和低频循环荷载蠕变试验，揭示了电解液长时侵蚀对围岩孔-渗特性和盐岩蠕变行为作用机理。

进一步地，为解决目前盐穴液流电池中活性物质在盐穴中浓度分布不均的技术难题，团队提出了一种正负高低四腔联动盐穴液流电池系统，该系统在正极和负极端分别部署两个盐穴，储存氧化还原前后的电解液，有效隔绝了不同价态的电解液，解决了活性物质在盐穴中浓度分布不均的技术难题，保障了盐穴液流电池在充放电过程中的能量效率。该系统不仅保留了液流电池功率与容量灵活配置、高效率、长寿命和高安全等优势，且解决了地面液流电池储能系统占地面积大、温控成本高和环保压力大的问题，实现了低成本、大规模、长时储能的协同系统构建。目前，该系统已申请中国和美国专利。

研究成果发表于一区TOP期刊《Energy》，研究工作得到了国家重点研发计划、中国科学院青年创新促进会优秀会员和国家自然科学基金优秀青年科学基金等项目资助。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544225024533