全钒液流电池因其正负极均采用钒金属化合物作为反应原料,自2017年开始,受国际钒价格激增影响,全钒液流电池成本问题限制了其进一步产业化发展,此消彼长,铁基为代表的低成本液流电池,在产业和学术研究领域均取得了长足的进步。本论文从两方面展开研究,一是阐明制约钒电池成本的关键因素,并进行系统研究,提出解决方案;二是为了寻找有潜力代替钒电池的低成本电解液体系,开发了低成本全铁液流电池,目的在于降低金属基液流电池成本,推动金属基液流电池产业化进程。全钒液流电池作为目前综合性能最优异的液流电池储能体系,其运行功率和能量效率在各种液流电池体系中处于独占鳌头的地位。但是,成本成为了目前制约其发展的关键因素。由于此前一直缺乏对于全钒液流电池体系系统的极化分析和内阻分析,阻碍了其运行电流密度和能量效率的进一步提高。所以,在本文中以传统结构的全钒液流电池为例,以电池极化曲线为分析手段,发现在大电流密度区间,全钒液流电池欧姆极化在总极化中占比最大,而在欧姆极化中,通过对于各个组件的欧姆内阻分析发现电解液在传统结构液流电池中内阻占比最大,超过70%。为了降低电解液内阻极化,本文通过改良电解液组分的方法提高了离子电导率,从而使得传统结构全钒液流电池实现了 250 mA cm-2电流密度80%能量效率,并讨论了电解液稀释后其对降低电堆成本及运行条件方面的影响,提出了全钒液流电池的低成本化应用方案。液流电池运行容量是与运行功率同样重要的性能指标,而容量损耗直接影响了电池的长期运行寿命,从而决定了液流电池的运维成本。此前文献中已经报道了各种液流电池容量损耗因素,如离子扩散和副反应等,并提出了相关的抑制措施。但是,对于电解液体积迁移造成的容量损耗的影响和机制还没有系统的探究。本文中通过建模分析与实验验证,证明了正负极电解液之间存在粘度差造成的体积迁移量。并在采用Nafion隔膜的电池中揭示和讨论了体积迁移量的主要影响因素:电解液粘度和流速。根据影响因素,着重提出了电解液流速优化策略,此方法相较于混合电解液的方法,可以适用于更广泛的液流电池系统。由于全钒体系原材料成本激增,研究人员近年来开始积极探索其他体系的液流电池,其中全铁液流电池因其正负极均采用中性铁盐,所以只要改善其负极可逆性差的问题就非常有潜力成为低成本、高性能的金属基液流电池。而全铁电池负极可逆性差的根源在于Fe2+在水中的溶剂化结构。所以,本文中采用溶剂化改性的方法,分别提出了一种溶质型络合剂柠檬酸钠和一种溶剂型沉积取向诱导剂DMSO,皆可改变Fe2+本来溶剂化结构形式Fe[（H2O）6]2+,极大程度提高负极沉积溶解反应可逆性,从而延长全铁液流电池的运行寿命,为全铁液流电池的进一步产业化提供可能。