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先进电化学储能电池大PK(下)——储能系列5
作者: 来源:本末电碳 发布时间:2023-03-08 11:33:30 阅读次数:4286

上一篇(先进电化学储能电池大PK(上)——储能系列4)我们对比梳理了几大电池:三元锂电池 Ternary lithium battery ,磷酸铁锂电池 Lithium iron phosphate battery,半固态/固态电池 Semi-Solid/Solid-state Battery ,钠离子电池 Sodium-ion battery,钠硫电池Sodium–sulfur battery。接下来,我们继续看看未来还有哪些电池发展前景良好。

首先还是先把PK表放上:


5、全钒液流电池

液流电池是一种活性物质存在于液态电解质中的电池技术,电解液在电堆外部,在循环泵的推动下流经电堆,实现化学能与电能的转换。其工作原理如下图所示。

与锂电在储能应用中的逻辑不同,液流电池主要是由于其可扩展性,可突破锂离子电池在电力系统中在储能时长方面的限制,用于长时储能,因此在电力系统中具有一定的发展空间。

技术性能方面,全钒液流电池的优势表现为循环寿命极长和容量规模易调节。安全性方面,全钒液流电池安全性高较高,电池在室温状态下即可工作(5℃-40℃),无爆炸、火灾隐患。此外,电池所有部件基本上都浸泡在溶液当中,散热得到了溶液的支持,不存在类似锂电池失控等问题。

环境方面,全钒电池生命周期的环境负荷低,原料易回收。钒资源储量丰富,已经探明的、目前适合开采的资源储量为1300万吨,95%分布在中国、俄罗斯和南非,中国发展全钒液流电池产业的资源优势凸显。

6、锌溴液流电池

相较于全钒液流电池,能量密度更高,电解液体积更小,电极和隔膜材料均为塑料,溴化锌电解液价格低廉易得,电极各材料均可回收利用,对环境友好。但锌溴液流电池在国内起步较晚,目前产业化处于初期阶段。

上图所示为锌溴液流电池工作原理示意图,由于锌溴电池中所使用的电极及隔膜材料主要成分均为塑料,不含重金属,价格低廉,可回收利用且对环境友好。

安全性方面,液体电池中电解液的流动有利于电池系统的热管理,可有效避免过热超温问题,不会发生起火爆炸。 技术性能方面,锌溴液流电池具有较高的能量密度。锌溴液流电池的理论能量密度可达435Wh/kg,目前电池的能量密度现已达到150Wh/kg。因此占地面积比全钒液流电池小,可以用于用户侧。此外,锌溴电池理论循环次数可达6000次以上。

7、铅酸电池

铅酸蓄电池,又称铅蓄电池,是蓄电池的一种,电极主要由铅制成,电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。

这种电池发展历史悠久,我们以前熟悉的和常说的电瓶就是指的它,常见于两轮/三轮电动车,汽车蓄电池,也用于通信基站备用电源。

铅酸电池循环次数300次左右,寿命大约 2~4 年,但实际情况是大部分的两轮电动车1-2年就需要更换新电池了。

8、铅炭电池

铅炭电池是一种电容型铅酸电池,是从传统的铅酸电池演进出来的技术,它是在铅酸电池的负极中加入了活性碳,能够显著提高铅酸电池的寿命。

铅碳电池既发挥了超级电容瞬间大容量充电的优点,也发挥了铅酸电池的比能量优势,且拥有非常好的充放电性能--90分钟就可充满电(铅酸电池若这样充、放,寿命只有不到30次)。

由于使用了铅碳技术,铅碳电池的性能远远优于传统的铅酸蓄电池,可应用于新能源车辆中,如:混合动力汽车、电动自行车等领域;也可用于新能源储能领域,如风光发电储能等。

结合上面的分析,我们可以清晰地看到,并没有哪种种技术路线时完美的,很多时候我们采用某种电池需要考虑多种因素,比如安全性,材料成本,技术成熟度,大规模应用的可行性等等,可以说,一种电池能够获得很好的发展,肯定是因为其满足了当下时期的大部分要求。

虽然不能完美解决所有问题,但技术和材料发展一直在迭代更新,这里我们看不到的是背后辛苦付出的科学家,工程师,研发生产企业们。笔者一直坚信科技是第一生产力,我们人类最近几百年的高速发展,大部分是受益于科技的进展。

未来哪些电池会胜出,我们其实只能猜测,与其这样,还不如持续关注技术的迭代和进展。在电池应用中,动力电池和储能电池将长期是未来的主题,也是能源转型的主旋律之一,未来机会无限,愿各位都能找到自己位置(fa cai)。

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