儲(chǔ)能之電化學(xué)儲(chǔ)能包括什么？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-02-24 15:07
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儲(chǔ)能電池種類多，性能特點(diǎn)各不同。當(dāng)前主流電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)有先進(jìn)鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池和鈉硫電池等。
鉛炭電池性價(jià)比優(yōu)勢(shì)顯著，市場(chǎng)前景看好。鉛炭技術(shù)可將普通鉛酸電池的3-4倍，循環(huán)壽命提升至其6倍，充電速度可提高8倍，而其生產(chǎn)成本僅比普通鉛酸電池增加30-40%，性價(jià)比極高。當(dāng)前鉛蓄電池行業(yè)已形成“原料-生產(chǎn)-應(yīng)用-回收”循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，鉛炭?jī)?chǔ)能技術(shù)以此為依托，已在多領(lǐng)域初步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，市場(chǎng)前景看好。
鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展快，成本下降推動(dòng)儲(chǔ)能應(yīng)用。鋰電電芯產(chǎn)業(yè)規(guī)模超2000億，未來(lái)仍將保持高速增長(zhǎng)。近三年來(lái)鋰電池成本已下降50%以上。當(dāng)前主流鋰電池廠商產(chǎn)能仍在高速擴(kuò)張，伴隨電極技術(shù)進(jìn)步和動(dòng)力電池梯次利用，預(yù)計(jì)未來(lái)5年鋰電池成本仍將保持15-20%年降幅，鋰電儲(chǔ)能成本也將進(jìn)入商業(yè)化區(qū)間。鋰電技術(shù)是電化學(xué)儲(chǔ)能主流。鋰電儲(chǔ)能在多種應(yīng)用領(lǐng)域都具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，目前全球相關(guān)項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模約占總?cè)萘康?0%，遠(yuǎn)超其他儲(chǔ)能技術(shù)。儲(chǔ)能應(yīng)用更注重安全性、循環(huán)壽命和成本，當(dāng)前磷酸鐵鋰、鈦酸鋰技術(shù)較為適用，未來(lái)先進(jìn)負(fù)極技術(shù)、電解質(zhì)技術(shù)將成循環(huán)壽命提升關(guān)鍵。
液流電池體系繁多，全釩、鋅溴是主流。液流電池循環(huán)性能好，容量和功率可獨(dú)立調(diào)節(jié)，適合規(guī)模化儲(chǔ)能。國(guó)內(nèi)全釩體系研究較多，但隔膜依賴進(jìn)口導(dǎo)致成本偏高。鋅溴成本相對(duì)低，技術(shù)仍受國(guó)外壟斷。單液流電池?zé)o需隔膜，是未來(lái)液流電池技術(shù)發(fā)展的新方向。
鈉硫電池儲(chǔ)能性能好，國(guó)內(nèi)短期難推廣。鈉硫電池在國(guó)外已有較成熟應(yīng)用，但核心技術(shù)受日本壟斷，國(guó)內(nèi)短期難以推廣。由于其工作溫度較高，安全性方面也存在一些隱患。
鉛酸電池的優(yōu)點(diǎn)：具有價(jià)格低廉、技術(shù)成熟、安全可靠、工作溫度寬、可再生利用率高等優(yōu)點(diǎn)，在汽車啟動(dòng)電源、UPS等傳統(tǒng)領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，在新能源發(fā)電尤其是小型風(fēng)力發(fā)電、獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中也占據(jù)較多的份額。鉛炭電池既具有鉛酸電池的成本低、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，且在循環(huán)壽命、充電倍率等方面相較鉛酸電池明顯改善，鉛炭電池100%放電深度下循環(huán)壽命可達(dá)2500~3000次。
鉛酸電池的缺點(diǎn)：循環(huán)壽命比較短，80%充放電深度下循環(huán)壽命1000次左右;能量密度低，約30~40Wh/kg。相對(duì)于其他電化學(xué)儲(chǔ)能，鉛炭電池的循環(huán)次數(shù)和能量密度仍然偏低。
鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)：能量/功率密度高，磷酸鐵鋰電池比能量約90Wh/kg~190Wh/kg；循環(huán)壽命較長(zhǎng)，磷酸鐵鋰電池壽命可達(dá)3000次，鈦酸鋰電池壽命可達(dá)10000次；關(guān)注度高，應(yīng)用范圍寬(分布式發(fā)電及微網(wǎng)、調(diào)頻、可再生能源并網(wǎng)等)，受益鋰離子電池在新能源汽車領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用，技術(shù)進(jìn)步快，發(fā)展?jié)摿Υ蟆?/span>
鋰離子電池的缺點(diǎn)：成本高。規(guī)?；囯姵氐膽?yīng)用從原材料成本到加工生產(chǎn)成本都比較高，因而初始投資較大，其中電池材料占據(jù)電池成本的絕大部分，但近年呈現(xiàn)成本快速下降的趨勢(shì);安全隱患。鋰離子電池易在過(guò)充或內(nèi)部發(fā)生短路時(shí)溫度升高，嚴(yán)重時(shí)引起著火甚至爆炸。
全釩液流電池的優(yōu)點(diǎn)：功率與容量可以獨(dú)立設(shè)計(jì)。在全釩液流電池系統(tǒng)中，由于電極板是電池發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所，故單電池的功率主要取決于電極板的面積，増大電堆的數(shù)量和電極板的面積，即可増大電池系統(tǒng)的輸出功率；電池的化學(xué)能主要存儲(chǔ)在電解質(zhì)溶液里，故電池系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量取決于電解液的濃度和體積，増大電解液的濃度和儲(chǔ)液罐的容積，即可増大電池系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量；循環(huán)壽命長(zhǎng)。電池反應(yīng)時(shí)只是釩離子在不同價(jià)態(tài)間轉(zhuǎn)換，沒(méi)有其他的物相變化，理論上可以對(duì)其進(jìn)行任意程度的、無(wú)限多次的充放電，平均充放電循環(huán)達(dá)到13000次。常溫常壓下工作，無(wú)潛在的爆炸或著火風(fēng)險(xiǎn)，安全性好。
全釩液流電池的缺點(diǎn)：能量密度和能量轉(zhuǎn)換效率偏低，占地面積會(huì)相對(duì)較大，此外相對(duì)其他儲(chǔ)能系統(tǒng)増加了管道、泵、閥等輔助部件，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，一定程度影響系統(tǒng)可靠性。
鈉硫電池的優(yōu)點(diǎn)：比能量大，理論能量密度可以達(dá)到750Wh/kg,實(shí)際200Wh/kg左右，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小;壽命相對(duì)較長(zhǎng)，NGK宣稱的放電深度90%時(shí)的循環(huán)次數(shù)可達(dá)4500次，壽命可達(dá)15年;集裝箱型設(shè)計(jì)，即插即用，減少安裝周期和費(fèi)用。
鈉硫電池的缺點(diǎn)：電池短路時(shí)高溫、熔融態(tài)的鈉和硫會(huì)直接接觸，放出大量的熱，可能引起火災(zāi)、甚至爆炸，目前在鈉硫電池市場(chǎng)占據(jù)壟斷地位的日本NGK公司已先后發(fā)生過(guò)兩次鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的火災(zāi)事故;鈉硫電池的工作溫度在300°C~350°C之間，需要附加供熱設(shè)備和保溫設(shè)施。
