中国·蓄电池

热点资讯更多

储能领域的八种液流电池

全钒液流电池，俗称“钒电池”，是当前液流电池中发展时间最长、技术最成熟、商业化程度最高的一种技术。钒电池具有高安全性、循环寿命长、度电成本低、在大规模长时储能系统领域具有巨大发展潜力等优势，从而能够迅速获得关注。全钒液流电池BMS电控系统具有智能化、网络化、模块化等优点，实现了对钒电池充放电状态的全面监测、以及电池各部件的完善保护，对提升整个储能系统的能量效率、经济性和可靠性起到关键作用，确保全钒液流储能系统的高性能稳定发挥及正常运行。液流电池的定义与原理液流电池是一种新型蓄电池，是一种利用某些元素(通常是金属)氧化状态下的能量差异来储存或释放能量的电化学转换装置。不同类别的液流电池具有不同的化学成分，包括最常用的钒以及不常用的锌-溴、多硫化物-溴、铁-铬和铁-铁。根据电化学反应中活性物质的不同，水系/混合液流电池又分为铁铬液流电池、全钒液流电池、锌基液流电池、铁基液流电池等。液流电池主要利用正负极两侧溶液中活性物质氧化还原状态的改变来实现充放电。如下图所示，液流电池主要由电堆和两个电解液储罐构成。电解液储存在电堆外部的储液罐中，通过泵输送至电堆内部，在电极处进行氧化还原反应，反应后的活性物质随着电解液流回外部储罐。在阳极和阴极之间是隔膜，可选择性地允许支持电解质透过以保持电解质平衡。液流电池示意图铁铬液流电池是最早被提出的液流电池技术，初期由美国能源部支持，由美国国家航空航天局（NASA）科学家进行研究。 2019年11月，由国家电投集团科学技术研究院有限公司（国家电投中央研究院）研发的首个31.25 kW铁铬液流电池电堆（“容和一号”）成功下线。2020年12月，建成了250MW/ 1.5MW•h液流电池光储示范项目。铁铬液流电池在技术上仍存在一些问题，如：负极的析氢问题，降低了电池的能量效率；正负极电解液的互串交叉污染，会降低电池容量和效率，导致所用离子传导膜需要高选择性，而目前进口全氟磺酸膜的成本较高；铬氧化还原性差，电池的最佳工作温度较高等。全钒液流电池是目前商业化程度最高和技术成熟度最强的液流电池技术。1978年，意大利Pellegri等人第1次在专利中提及全钒液流电池。全钒液流电池是目前技术成熟度最高的液流电池技术，具有能量效率高(>80%)、循环寿命长(>20000次循环)、功率密度高等特点，适用于大中型储能场景。然而，对于全钒液流电池来说，钒电解液成本约占据电池成本的60%，大大提高了初始投资门槛。国外代表性企业：日本住友电气工业株式会社，北美UET、Invinity（由redT和Avalon合并)，德国Voltstorage公司、巴西Largo公司（收购Vionx energy）；国内代表性企业：北京普能世纪科技有限公司（兼并了国际知名的加拿大VRB集团)、大连融科储能技术发展有限公司、湖南省银峰新能源有限公司、乐山晟嘉电气股份有限公司、国家能源集团、陕西华银科技股份有限公司、上海电气集团、中国东方电气集团有限公司等全钒液流电池研发公司。锌溴液流电池最早由美国埃克森美孚公司（Exxon Mobil Corporation）发明。电池正极采用Br-/Br2电对，负极采用Zn2+/Zn电对。正极充电时Br-被氧化成Br2单质，Br2单质会与溶液中的相关物质结合，沉降在电解质溶液底部，因此锌溴液流电池是一种单沉积液流电池。锌溴液流电池是除全钒液流电池以外商业化较为成功的液流电池技术。在国外的应用方面，早期锌溴液流电池由于其优秀的模块化设计、低成本、高安全特性，被更多地应用在用户侧套利、提高供电稳定性方面，使用规模较小。近年来，可再生能源的快速发展使得锌溴液流电池在发电侧和电网侧开始被大规模应用。具有代表性的公司有美国ZBB公司、Primus Power公司，住友电工以及澳大利亚Redflow公司等。国内代表企业，技术和产品开发上主要以北京百能汇通科技有限责任公司、安徽美能储能系统有限公司、陕西华银、特变电工股份有限公司等公司为主。相关文献提出锌溴液流电池的循环寿命可达6000次以上，能量效率可达70%。4h储能时长的锌溴液流电池系统的成本为2000~3000元/(kW•h)。锌镍单液流电池于2007年由防化研究所的程杰研究员、杨裕生院士开发，其同时结合锌镍二次电池与液流电池的优势。与锌溴单液流电池结构类似，锌镍单液流电池正负极采用同一种电解质，无需离子交换膜，结构简单。在产业化方面，国内主要有超威集团、张家港智电芳华公司和大连化物所，国外的美国纽约城市大学和英国埃塞克斯大学分别在2009年和2016年进行了该技术的开发。在应用方面，锌镍液流电池目前仍处于商业示范阶段。实验室阶段锌镍液流电池的综合性能较佳，也进行了初步的应用示范，但由于镍价快速上涨，锌镍单液流电池的价格竞争力快速减弱，技术的开发和部署处于较为停滞的阶段。在技术层面，锌枝晶与积累导致的电池短路以及寿命降低问题还需要进一步研究，锌镍单液流电池的正负极面积容量低且功率与容量不能完全解耦，以及电池正极需要高成本烧结镍才能保障较长寿命的问题有待解决。目前，据相关厂商资料，锌镍单液流电池的循环寿命可达10000次以上，能量效率可达80%。锌镍单液流电池系统的成本约2600~3500元/(kW•h)。锌铁液流电池碱性锌铁液流电池于1981年被提出，之后有中性和酸性锌铁液流电池出现，但后两者未达到工程化应用的程度。碱性锌铁液流电池开路电压较高，搭配多孔膜和多孔电极后可以在较高的电流密度下长期循环；酸性锌铁液流电池充分利用了铁离子在酸性介质中溶解度高、电化学性能稳定的优势，但负极侧受pH影响较大；中性锌铁液流电池由于其无毒无害、环境温和逐渐受到关注，与多孔膜结合可有效降低电池成本。无论哪种锌铁液流电池，负极侧都存在锌枝晶和面容量有限的缺点，成为锌铁液流电池产业化必须考虑的问题。在美国，锌铁液流电池的商业化应用开始较早，且在源网荷端均有应用案例，美国VIZn公司为其中的代表性公司。在国内，重庆信合启越科技有限公司同长沙理工大学研发团队进行了锌铁液流电池的产业化工作，并设计出了相应样机，推进了相关器件的国产化工作，大连化物所同金尚新能源科技集团股份有限公司合作进行自主研发的10kW级碱性锌铁液流电池储能示范系统于2020年在金尚新能源科技股份有限公司厂区内投入运行。在技术上，锌铁液流电池同其他沉积型电池和锌电池的问题一样，面临着锌枝晶与功率和容量不能完全解耦的问题，其负极面容量较低。同时，锌铁液流电池作为一种较新的液流电池，其离子传导膜等相关部件产业链不够成熟，也大大制约了其商业化推广和应用。根据文献和相关厂家资料，锌铁液流电池的循环寿命可达15000次以上，能量效率可达80%。2018年VIZn公司宣称其锌铁液流电池系统安装成本低于2300元/(kW•h)，目前，锌铁液流电池的能量成本可达约2000元/(kW•h)。锌空气液流电池北京化工大学的潘军青教授在2009年提出了一种锌空气液流电池。该电池在充电过程中，正极发生氧析出反应，锌离子会在金属负极沉积为金属锌；在放电过程中，正极发生氧还原反应，负极上的锌溶解，以锌离子的状态保存到电解液中。目前，对于锌空气液流电池的研发，加拿大ZINC8公司和美国EOS公司具有代表性。国内如北京化工大学、江苏沃泰丰能公司等也进行了相关的研究工作，但距离产业化还有一定距离。在技术上，锌空气液流电池同其余大部分锌液流电池一样，也面临着锌枝晶的问题。同时，其还面临着电流密度低、氧析出氧还原双效催化剂开发不全面的问题。目前，ZINC8对外宣称其锌空气液流电池的循环寿命可达20000次以上，能量效率为65%，EOS则宣称其产品循环寿命可达5000次，能量效率可达65%-75%。据ZINC8官网和EOS公司最近签订的合同数据，其4h储能时长产品的成本分别约为2000、1100元/(kW•h)。全铁液流电池由Hruska和Savinell在1981年进行了描述。与钒相比，铁具有更高的实用性和更低的成本。全铁液流电池分为酸性和碱性体系，酸性全铁液流电池在商业开发上较为成熟。目前，全铁液流电池的商业化公司为北美的ESS公司，德国Voltstorage公司除开发全钒液流电池外，也同相关大学合作开发全铁液流电池（其称铁盐电池，iron-salt battery)，但未达到商业化应用阶段。全铁液流电池的技术问题主要在于同铁铬液流电池类似的负极析氢反应以及需要抑制氢氧化铁沉淀的生成。这些问题会大大降低电池的运行效率，减小电池容量，同时有堵塞离子传导膜的风险。国内对于该体系液流电池的研究与商业化开发报道较少。以上各种技术路线对比如下：高性能锌基液流电池此外，2022年7月6日，中科院金属研究所研究人员在深入理解碘氧化还原反应机制的基础上，提出了一种基于聚碘络合物的碘正极溶液，有效解锁了碘正极容量，实现了锌碘液流电池的高能长效循环运行。改进后的锌碘液流电池放电容量显著提升了58%，在70%能量效率下稳定循环600圈，为开发高性能锌碘液流电池提供了新的途径。巅峰储能结论 1、长期来看，全钒液流电池在储能方向会是锂电池的替代品。全钒液流电池为目前应用最广泛的液流电池技术，具备适合大规模储能、能源转换效率高、循环寿命长、充电便捷的优势。且电池系统功率和容量相互独立，适合大规模储能场景；同时全钒液流电池充放电性能好，能量转换效率高。 2、从下游应用场景看，液流电池发挥价值主要用于电网调峰、应急发电装置、电动车车用电源等领域。 3、国家政策层面，随着国家“双碳”目标确立，能源结构调整加快，新能源发电的装机量不断增加，与之相应的储能需求也日渐攀升。根据国家发改委、能源局《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，2025年我国新型储能装机规模将达到30GW以上，储能装机需求将快速增长。目前，很多地方政府都对新增的新能源发电项目做了配储比例的要求。相比于抽水蓄能，电化学储能电站建造周期短，而且没有地理条件限制，其渗透率逐渐提升。同时，政府也出台了一系列的政策，鼓励发展新型储能技术。2022年2月，国家发改委和国家能源局联合发布《“十四五”新型储能发展实施方案》，将百兆瓦级液流电池技术纳入“十四五”新型储能核心技术装备攻关重点方向之一。6月，两部门又联合发布《关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知》，明确了新型储能作为独立储能的市场地位。这些政策的出台对电化学储能产业具有重要促进作用。 2022年11月，中核汇能GWh级全钒液流电池储能系统集采开标，吸引了国内几乎全部的主要钒电池系统厂商，竞争激烈。在这10家竞逐企业里，有大连融科、上海电气等钒电池领域的老大哥，也有开封时代、液流储能科技这样的新面孔。最终，该项目有5家企业中标，且价格差额较大。最高中标价的3.62元/Wh和最低中标价的2.2元/Wh差额达1.42元，这样的价格差也反应了钒电池企业在技术水平、成本控制、市场策略等方面的较大差异。目前的国内钒电池行业，从成立时间上来分类，大连融科、北京普能和上海电气这些老玩家可称之为先驱者；国润储能与伟力得和液流储能公司为代表的新生力量可称之为新势力。新旧两股力量在技术、市场的竞争中，搅动着钒电池市场，使之从平静的湖水逐渐汇入翻涌着巨浪的江河。钒电池出身与技术背景从其出身和技术背景来分类，钒电池企业中，有脱胎于科研院所的自研技术，多为校企合作模式，以大连融科为代表；有通过收购其他企业获得相应技术，引进吸收再升级，以北京普能为代表。大连融科是中国科学院大连化学物理研究所的技术转化企业。中科院化物所团队在张华民带领下，早于2000年就开始从事全钒液流电池的研发。据公开资料，大连融科在电解液研发和生产领域拥有独特优势，是全球最大的规模工业化生产钒电解液的企业，占据国内外市场份额的80%。大连融科领先的高性能系列电堆研制和储能成套产品设计与建造能力，技术水平处于国际领先地位。大连融科总经理王晓丽声称，其钒电池技术较同行相比，优势在于与中科院大连化物所长期合作，持续保持了对研发的巨大投入，使得产品的性能和品质不断完善，进而在产品价格、效率、占地等方面具有显著优势。大连融科形成了相对完整的自主知识产权体系，引领本技术领域国内外标准的制定。大连融科成立于2008年，几乎是在同一时间，北京普能于2009年通过收购加拿大VRB Power Systems公司专利、商标、技术、设备材料等，一跃成为全球钒液流储能技术领域的领军企业。普能分别于2010年、2016年、2021年实现Gen 1 VRB MW-ESS™、Gen 2 VRB MW-ESS™、Gen 3 VRB MW-ESS™产品的规模化生产，并启动100MW级钒电池储能项目的开发。普能从一代、二代到三代产品核心的电堆已经做到了75千瓦，应该说是国内单体电堆的最大功率，并且拿到了电科院的认证。在储能时长超过6小时的情况下，普能VRB-ESS®的初始投资（$/KW)与抽水蓄能接近。在中国的储能产业萌发之初，普能和融科对钒电池的布局，在较长一段时间内被业界高度关注着。而国资的上海电气自2011年开始组建液流储能团队，这要晚于普能和融科。上海电气通过10年时间的不断尝试和改进，基本完成了全钒液流储能系列化产品从研发设计到平台测试，再到生产制造及规模应用的阶梯化递进。目前的公开信息称，上海电气通过自主研发攻克了电池关键材料、电池密封、电池自动化生产及系统集成等关键技术瓶颈，上海电气如今已掌握液流电池的核心技术。民企伟力得的前身晟嘉电气成立于2004年3月，从2016年开始涉足全钒液流电池储能技术研发，现对外宣称拥有GW级产能，在国内拥有五大生产基地。公开资料称，伟力得的研发团队利用首创的“电堆激光焊接全密封技术”解决了全钒液流电池因传统工艺导致的电堆漏液问题这一行业痛点，大大提高了电池使用寿命、安全性及环境友好度，大幅降低储能电站后期设备维护成本，有力推动了钒电池技术市场化应用。到了2022年，一家名为液流储能的公司出现，就像是一条鲶鱼，搅动了钒电池市场。液流储能由天恩能源有限公司和江苏泛宇能源有限公司共同出资1亿元成立，其技术来源为泛宇能源，泛宇能源的大股东为王瑾，王瑾同时任职液流储能公司的CEO。留美期间，王瑾任职于美国硅谷多家燃料电池及液流电池公司的研发部。也就是说，液流储能这家新势力的技术来源主要为王瑾。液流储能的科技核心研发团队目前有十余位博士在硅谷进行相关技术研发，该公司宣传其是国内唯一一家拥有全套硅谷三代液流电池技术的公司，同时也是国内唯一一家保留硅谷全部技术团队的液流电池公司。据公开资料，该公司的盐酸基钒电池能量密度提升了20%，工作温度上限扩展到了65℃；同时该研发团队还解决了钒电池气体析出问题，运行安全得到进一步保障。本文开头提到的2.2元/Wh的最低价正是来自于该公司，这一价格显著低于其他同行。上海寰泰储能科技股份有限成立于2021年，计划2023年年底在A股上市，是一家以"全钒液流储能系统”为核心业务，集自主研发、制造、销售及服务为一体的创新科技企业。自成立以来，公司已在上海、酒泉、敦煌、瓜州、嘉善等地设立研发、生产机构，以形成全钒液流储能、产品的研发、制造、销售与服务体系。公司申请专利67项，入选上海市2022年度能源领域首台套重大技术装备项目、成为了上海市松江区G60科创走廊一类重点扶持企业。资源和市场的争夺！在钒电池的市场竞争中，钒矿资源首当其冲。人言“得钒者得天下”，虽略显夸张，但钒矿资源的重要性绝非戏言。钒电池的电解液成本约占总成本的40%，上游钒资源的价格波动严重影响钒电池的整装成本。为了避免卡脖子的情况出现，聪明的钒电池玩家积极布局钒矿资源，向钒电池全产业链延伸。这其中就包括大连融科和伟力得。 2022年10月，大连融科与钒钛股份合资成立四川钒融储能科技有限公司，围绕全钒液流电池电解液技术研发、加工生产、市场销售、租赁等展开业务，未来两年有望投建6万立方米/年钒电解液产能。两个月之后，大连融科又与玉龙股份签订《战略合作协议》，双方将采取包括设立合资公司、技术授权或产品代工等方式，在全钒液流电解液、高纯度钒产品、储能装备制造等领域开展多种合作。同样有此布局的是伟力得。2022年7月，四川伟力得与中核钛白签署《全钒液流电池储能全产业链》战略合作协议。双方前期将重点开发甘肃省内钒矿资源，并全力在国内外获取优质钒矿资源，所获资源全部由双方设立的合资公司持有经营，同时双方将共同成立“甘肃泽通伟力得钒材料有限公司”，主营钒电解液制造，钒矿资源勘探、开采，钒资源综合利用开发，钒矿附属金属冶炼开发利用。有了钒矿资源，产品价格就有了竞争力，产品出货量就有了保障。自2022年以来，钒电池的商业化取得了显著进展，项目数量和装机规模预计将持续增加，这将带来钒电池市场的繁荣，同时也将带来第一轮的市场争夺战。目前来看，在市场争夺方面，大连融科、北京普能和上海电气走到了最前面。 2022年10月30日，由大连融科承建的全球最大液流电池储能电站（100兆瓦/400兆瓦时）成功并网，刷新储能行业纪录，稳固了钒液流电池大规模、高安全、长寿命的技术优势和市场地位。截至目前，融科储能称其已在国内外实施近40项全钒液流电池工程项目，累计装机容量超过559MWh。公开信息称，融科储能下设大连融科储能装备公司，是储能电池装备的生产主体，建成了全球规模最大、现代化程度最高的全钒液流电池储能装备生产基地。公开资料称，北京普能在全球12个国家安装了近70个储能项目，累计容量接近100MWh，持续运行时间超过80万小时。正在开发待建、项目达到2GWh。该公司分别在北京、襄阳布局两个制造基地，北京生产基地具备100MW/500MWh年产能，襄阳生产基地目前已建成100MW产能；未来3~5年将分期升级建成GW级产能。上海电气储能科技有限公司已完成30余项液流电池储能项目，自主研发的MW级集装箱式全钒液流电池储能系统成功中标国家电投45万千瓦风电场配套液流电池储能项目、国家电投海阳1MW/2MWh液流电池储能项目等代表性项目。目前，上海电气储能科技有限公司已建成钒电池储能自动化生产线，年产能250MW/1GWh。新势力玩家也不甘落后。譬如，液流储能仅成立短短一年，就先后拿下华电国际莱城发电厂1MW/6MWh铁铬液流电池长时储能电站、中核郯城1MW-4MWh液流电池储能电站，以及中核汇能钒电池项目，并于7月份建成国内首个盐酸基全钒液流储能电站。整体来看，钒电池的市场竞争才刚刚开始，正面战场的较量还未全面展开，浸淫多年的先驱者，和那些新进入的新势力，当下的重点工作依然是技术积淀、资源及市场的战略布局，而真正的较量展开之时，也将是钒电池市场全面走向商业化之时，到那时，市场竞争下带来的第一轮洗牌也将到来。 5月17日，液流储能科技有限公司与包头市九原区人民政府举行《5GW液流电池全产业链项目》签约仪式。液流储能科技有限公司拟总投资60亿元，在包头市九原工业园区投资建设5GW液流电池全产业链项目，包括内蒙古液流储能产业园，全钒/铁铬电解液、电堆、隔膜、电极、双极板研发生产及储能系统集成等。项目共分三期建设，全部建成投产后预计整个项目可实现每年450亿元营业收入，年纳税额约32.8亿元。内蒙古市场是液流储能科技有限公司的重要战略型市场之一，此次布局的包头液流电池全产业链项目是贯彻落实内蒙古自治区打造新能源及储能装备制造全产业链布局的重要举措，可极大带动包头地区铬铁矿产、化工原料（盐酸和硫酸）、石墨材料、电气设备、装备制造等产业的链条式发展。该项目建成后将为包头市打造储能产业基地、抢占产业发展制高点注入更加强劲的动能。 5月12日，攀枝花市发布《“中国钒电之都”——攀枝花市钒电池储能产业发展规划(2023-2030年)》，抢抓储能产业发展新机遇，充分发挥攀枝花市发展钒电池产业得天独厚的资源优势和雄厚的产业基础优势，全力建设“中国钒电之都”。四川省委十二届二次全会明确提出，支持攀枝花高质量发展建设共同富裕试验区和世界级钒钛产业基地，支持“三州一市”共建全国重要清洁能源基地。为深入贯彻国家“碳达峰碳中和”战略，积极落实四川省加快钒电池产业链上下游协同发展的工作要求，攀枝花市委、市政府高度重视、高位推进、积极作为。根据《规划》，按照“资源就地转化，产业集聚发展，材料装备双轮驱动”的总体思路，重点打造钒电池“装备制造+材料(1+1)”特色产业集群，建设“中国钒电之都”；构建“钒电池+锂/钠储能、氢储能、抽水蓄能”的“1+N”储能产业体系，培育发展千亿储能产业。到2025年，力争形成电堆800MW(占全省规划1GW的80%)和2GWh钒电池容量生产能力，产值100亿元，约占全国钒电池储能市场的28%；储能产业产值达到500亿元。到2030年，形成1.5GW电堆和4GWh的钒电池成套装备和系统集成能力，产值280亿元，约占全国钒电池储能市场的35%；储能产业总产值达到1100亿元。重点任务为，2023—2025年，聚焦电堆、钒电解液、示范应用三个重点，抢占钒电池产业发展先机；2026—2030年，重点发展钒电解液、钒电池制造和应用推广三个方面，做好回收服务、技术创新和商业模式创新三项工作，建成钒电池全产业链。加强商业模式创新，支持电堆制造企业与上游钒加工企业

2023/06/05 作者: 中国▪蓄电池网详情

中国电科院杨凯：锂离子电池储能安全问题解析及体系化防控技术

5月24～26日，由工业和信息化部节能与综合利用司与国家能源局能源节约和科技装备司联合指导，中国化学与物理电源行业协会主办并联合240余家机构共同支持的第十三届中国国际储能大会在杭州召开。来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的1011余家产业链供应链企业，5417位嘉宾参加了本届大会，其中245家企业展示了储能产品，可谓盛装出席，涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证等新型储能全产业链。 5月25日上午，中国电科院储能与电工新技术研究所总工、教授级高工杨凯受邀在储能安全与消防系统专场分享了主题报告，报告题目为《锂离子电池储能安全问题解析及体系化防控技术》。以下是报告主要内容：杨凯：尊敬的各位来宾，各位业界的同仁，大家早上好！我是来自于中国电力科学研究院的杨凯，受组委会的委托由我来主持今天上午的专场。近几年，储能安全在整个储能行业里面的热度越来越高，从最开始我们对于锂离子电池的储能，到现在各种各样的储能方式都存在各自的风险。比如前年关于飞轮储能的事故，5月7日熔岩储热的项目也发生了安全事故。整个储能行业可能在未来的相当一段时间内，储能安全会伴随整个行业持续成为关注的热点。对于储能来说，安全性是现在首先要保证的，在储能的各个阶段，始终要把高安全放在第一位，储能安全的行业里面，整个防控的链条，包括环节也非常多，包括预警、防护和消防，而消防技术又是安全这个领域里面的一个热点，尤其是2021年4月16日以后，对于消防的关注和技术的进展，在这两年里面明显可以感受到它受关注程度。关于消防的标准，也在陆续的制定过程中，今年7月1日准备实施的标准《电化学储能电站安全规程》中也涉及到了关于消防的规定。我们也是希望借助于储能大会的契机，能够在这里跟业界同仁们在一起交流一下，希望真正能够尽快的形成关于储能安全消防比较有效而且又比较经济的解决方案。其实这是业界共同的呼声，希望在我们的共同努力下，这方面能够取得真正的实质性进展。今天安排的第一个报告是我的，也是抛砖引玉，先热热场，针对今天上午的这些报告，希望对大家有所帮助。我想跟大家分享的题目是锂离子电池储能安全问题的解析和体系化的防控技术，有一些内容在之前的论坛里跟大家分享过，大概分为三个部分，第一是储能安全事故的分析，第二是安全问题的解析，重点还是想跟大家说一下安全防控的措施。前面部分我稍微快点过一下，这都是之前的一些事故，大家从媒体上都听说过了，包括美国的一些事故进展，这里就不细讲了。通过这些事故我们还是想看一下在储能上面，我们重点应该关注哪几个方面的问题。北京4.16事故和美国亚利桑那事故，可燃气体的燃爆是非常值得关注的。前几天大家在媒体上关注过了，欧阳明高院士曾经讲过，磷酸铁锂电池燃爆的风险是三元电池的两倍，我们在实验当中也发现，磷酸铁锂电池在整个热失控过程当中产生了大量的可燃气体，造成了很大的燃爆风险。这是澳大利亚的火灾事故，2021年大家也都关注过，具体的原因不在这里说了。我们以前提到过，由于灭火剂绝缘性不良的问题，会导致整个储能发生一些短路等次生灾害，尤其现在针对业内越来越成为主流的高电压系统，这个问题可能会越来越突显出来。再一个就是韩国对于储能事故的分析报告，电网的冲击对储能系统的影响还是存在的，只是之前关注的确实比较少而已，但是这种影响是存在的。我们认为储能当中消防灭火的阶段，第一个就是关注可燃气体的燃爆，第二是非绝缘的介质造成的短路风险，还有就是电网的故障、雷击等等造成的储能绝缘损害，从而造成的一些伤害。火灾的特点大家都知道，比较容易蔓延，也比较容易复燃，而且燃爆的风险比较大。这些问题尤其是复燃的机制，现在仍然是研究的热点。安全问题的解析，主要就是两个方面，一个是内因，自身存在的安全隐患，再就是保护系统不良。我们现在经过这么多年的研究以后，认为从整个主动安全的防控来讲，包括高效的热管理、安全预警、防护和消防。关于预警，首先要跟大家分享一个观点，仅供大家参考。我们不要把预警和报警混在一起，有效的预警是能够把安全隐患提前告知，并且留出足够处置的时间。比如提前一天告诉我这个地方会有安全隐患，从而提前进行处置。我们认为基于运行数据的挖掘分析提前发现这些隐患预警，也许是一个比较有效的技术途径，这个在电动汽车领域已经应用过很多了，我们认为这还是一个比较有效的技术途径，可以供大家参考。关于火灾的灭火讲了很多次，我们仍然认为消防要解决快速灭火的问题，长时间抑制复燃的问题，再就是抑制烟气的释放，防止爆炸的问题。我们认为最重要的是关注这三个点。还有一个是成本的问题，现在储能的商业模式和盈利模式都不乐观的情况下，把消防的成本做的特别高的话，我相信业主也不太会接受，消防现在面临很大的问题也是这个。全氟己酮是储能消防行业的热点，但是在全氟己酮的应用过程当中，也存在一些问题，比如对于复燃的抑制作用仍然有限，比如现在全氟己酮已经被列入有毒物质的名录，比如在应用过程当中一些腐蚀性问题。在我们的研究过程中，我们把现在市面上已经有的灭火剂都做过实验，发现单一灭火剂无法同时实现灭明火和长时间抑制复燃的效果，灭明火相对容易，但抑制复燃确实是个难题。为此，我们自己开发了一种复燃抑制剂，与气体灭火剂配合使用，从实验和应用效果上来看，还是很不错的，能够在秒级扑灭明火，且24小时不复燃。需要强调的是，灭火技术一定要将电池模块作为最小的保护单元。再就是可燃气体燃爆的风险，这是我们最近做的一些工作，关于混合气体燃爆的极限，以及它的蔓延，它在预制舱当中是如何蔓延的，在什么时间点上，如果被点燃的话会产生多大的爆炸超压，我们都做过相关的工作，因为时间关系就不在这里仔细说了。从我们初步的研究结果来看，爆炸的威力还是很大的，做这项工作的目的是为了后续做可燃气体的无害化疏导提供指导。

2023/05/30 作者: 中国•蓄电池网详情

钠离子电池不香了？

国内电池级碳酸锂价格一度跌破20万元/吨，市场随之对钠离子电池发展信心出现动摇。近年来，锂价暴涨与锂资源紧张的恐慌，为钠离子电池快速发展创造了契机。但今年以来，国内电池级碳酸锂价格一度跌破20万元/吨，市场随之对钠离子电池发展信心出现动摇。随着锂离子电池原材料价格回归理性，是否还有必要再发展钠离子电池技术？如何正确看待两种电池技术的关系？钠离子电池规模化应用还面临哪些亟待解决的问题？碳酸锂价格是钠电价值试金石据了解，钠离子电池的研究可以追溯到上个世纪80年代，几乎与锂离子电池同时起步，但受限于技术瓶颈其研究一度陷入停滞。直到2000年，硬碳负极材料的发现，才使得钠离子电池的研发再次活跃。经历了几轮诸如锂离子电池原材料涨价问题，钠离子电池价格低廉、无资源限制等优势逐渐凸显，作为锂离子电池替代技术路线获得快速发展。2021年，电池头部企业宁德时代发布第一代钠离子电池，迅速催热市场对钠离子电池的热情。据业内不完全统计，当前，从事钠离子电池研发布局的企业超过100家。但市场的快速变化超出行业预期，今年，锂电池原材料价格出现断崖式下跌。市场担忧：如果碳酸锂价格继续下行，钠离子电池将丧失最大成本优势。浙江青钠董事长王子煊在日前召开的高工钠电峰会上算了一笔账：碳酸锂价格为20万元/吨时，钠离子电池的边际成本领先24%左右；碳酸锂价格为10万元/吨时，钠离子电池的边际成本领先12%左右；若碳酸锂价格回归到5万元/吨，钠离子电池仅领先5%的边际成本。星恒电源小电芯工程院钠电项目组长谈亚军也拿出一组数据，以钠离子电池正极、负极、电解液价格分别为3.5万元、2.5万元、1.5万元为基础，测算出钠离子电池和锂离子电池的成本交叉点是在碳酸锂价格为6.5万元/吨时。他认为，当碳酸锂价格下行时，钠离子电池主要成本占比的镍源也会相应下跌。长远来看，钠离子电池仍具有成本优势。 “碳酸锂60万元/吨的价格高位不可能长期持续，但价格并不是钠离子电池的核心竞争力。不同化学体系的电池技术有着不同特点，钠离子电池关键要找到其应用价值。”在中科海钠总经理李树军看来，碳酸锂价格某种程度上是钠离子电池产品价值的试金石，穿越产业周期是企业发展的必由之路。尚未完成从“0到1”的突破事实上，2023年一直被认为是钠离子电池的发展元年，不少企业宣布在这一年开启量产。今年2月，行业首台钠离子电池试验车搭载钠电池装车试验；3月，雅迪发布搭载钠电池的两轮车；4月，宁德时代宣布，其钠离子电池落地奇瑞车型。不过，这还谈不上真正的应用。尽管钠离子电池可以兼容使用锂离子电池生产设备，但产业尚未形成健全的供应链。据悉，当前钠离子电池存在多条技术路线，比如，正极材料可分为层状过渡金属氧化物、聚阴离子型材料、普鲁士蓝（白）类化合物等；负极以软碳、硬碳材料应用为主。目前，钠离子电池没有统一的形态共识，影响量产速度。不同技术路线也使得钠离子电池的电压平台不同，迫使应用企业选用多型号逆变器来适配，研发更复杂的BMS电源管理系统。设备制造方面，中集海中技术总经理邓明能坦言，钠离子电池产业化痛点很多，从实验室试产到量产还有较长一段路要走，其中一大难题便是负极涂布，尤其是负极涂布的干燥技术。钠离子电池负极目前多使用硬碳，其结构晶距大、空隙多，涂布干燥非常困难，锂离子电池负极遇到的所有问题还将在钠离子电池领域进一步放大，如干燥不均等。李树军认为，钠离子电池应用面临最大问题是能量密度低，当前钠离子电芯能量密度为300Wh/kg左右，磷酸铁锂电池能量密度在360Wh/kg-380Wh/kg，前者还有较大技术进步空间。在他看来，钠离子电池产业现在远没有完成从“0到1”的突破，达到百吉瓦时的规模还需要3-5年时间。需找到合适应用空间海四达电源研究院院长苏金然指出，2022年，电池行业已进入太瓦时时代；2025年，市场规模会超过2TWh，到2030年将达到6TWh以上。在这个巨大市场容量中，锂离子电池不可能一统天下，会有其他技术路线作为补充。 “钠离子电池不能仅仅从价格上竞争，要找到长处、找到适合的领域。”谈亚军指出，钠离子电池具有长寿命、宽温区、高倍率、高安全、低成本、可与锂离子电池共线等优点，这才是产业发展真正原动力。钠离子电池向下可以替代铅酸电池，向上可作磷酸铁锂电池的补充。易事特董长何佳同样认为，钠离子电池和锂离子电池会长期共存,只是不同阶段分工应用会有不同，有些领域必须用锂、有些可以用钠。比如，锂电不间断电源（UPS）迟迟没有大规模推广，原因在于大家对锂电安全担忧，银行、通讯运营商的电源基本还以铅酸电池为主。未来，钠离子电池有望替代铅酸电池，应用在UPS、数据中心、低速电动车等领域。众钠能源首席科学家赵建庆进一步补充，支撑钠离子电池未来市场预期的基础还是成本。降成本主要有三方面：材料层面，包括正极、负极、电解液核心在内的材料需要整个产业链进行配套；电芯制造上，可以参照锂离子电池的极限制造，采用创新的制造设备；量产方面，要通过规模化降低成本。

2023/05/19 作者: 沈蓄所新闻中心详情

国家标准《电力储能用锂离子电池退役技术要求》公开征求意见

国家标准化信息平台发布关于征求国家标准《电力储能用锂离子电池退役技术要求》意见的函。锂离子电池退役评价指标至少应包括外观、电性能、安全性和技术经济性等方面。当锂离子电池有以下情形时，应及时开展退役评价：a）同一批次锂离子电池在其他储能电站出现质量召回、家族性缺陷等问题；b）锂离子电池达到设计使用寿命；c）锂离子电池处于异常状态，经维护、检修等仍未消除；d）锂离子电池发生浸水现象；e）锂离子电池发生过火现象；f）储能预制舱、电池簇、电池模块等发生跌落、倾倒；g）当离子电池被灭火介质误喷淋。其中规定，充电过程中电池最高温度超过55℃且维护后无法恢复，应开展退役处理。发生热失控的锂离子电池应开展退役处理。《电力储能用锂离子电池退役技术要求》及编制说明原文如下：

2023/05/04 作者: 沈蓄所新闻中心详情

工信部组织开展2023年铅蓄电池行业规范公告申报工作

工信微报消息，为贯彻落实《铅蓄电池行业规范条件（2015年本）》，促进我国铅蓄电池行业持续、健康、协调发展，根据《铅蓄电池行业规范公告管理办法（2015年本）》有关规定，工业和信息化部近日印发通知，组织开展2023年铅蓄电池行业规范公告申报工作。各省级工业和信息化主管部门负责组织本地区铅蓄电池企业申报工作，依据《铅蓄电池行业规范条件（2015本）》要求，对申请公告企业的申请材料进行初审，征询省级生态环境主管部门，提出相关初审意见，并填写在《申请书》的相应位置。

2023/04/27 作者: 沈蓄所新闻中心详情

国家重点研发专项“高功率锂离子电池储能技术”项目于近日启动

4月20日获悉，中国电力科学研究院有限公司牵头的国家重点研发计划“储能与智能电网技术”重点专项“高功率锂离子电池储能技术”项目于近日启动。随着大规模间歇性、波动性的风电、光伏发电资源接入电网，电力系统频率失稳引发故障的风险增加，调频需求大幅增加。以锂离子电池为代表的新型储能具备响应速度快、建设周期短、配置灵活等优势，是优质高效的调频资源。但锂离子电池多以能量型电池为主，功率型电池及系统在寿命、热管理、安全防护、可用功率预测和大功率快响应变流等方面尚有不足，亟须开展调频储能关键技术攻关。“高功率锂离子电池储能技术”项目于2022年获批立项，旨在解决现有调频用电池服役寿命短、功率性能不理想、热管理及安全防护难度大等问题，构建电荷传输效率高、寿命长的储能型锂电化学体系，支撑调频系统长期安全稳定运行。项目可为我国锂电调频规模化应用及新型电力系统的构建提供技术支撑。

2023/04/25 作者: 杜杲娴金翼详情

工信部组织开展2023年铅蓄电池行业规范公告申报工作

2023/04/27 作者: 沈蓄所新闻中心详情

100MW/1000MWh！天能股份助力打造世界最大铅炭储能电厂

“双碳”背景下，我国能源结构正在向以新能源为主体的新型电力系统转型，而储能是推动能源系统变革的重要技术路径之一。当前，储能市场的需求更加多样化，铅炭储能作为重要的新型储能技术，凭借灵活部署、受自然环境影响小、建设周期短、安全性高、放电功率大、成本低等优势，正稳定落地电源侧和用户侧储能场景。天能股份（688819）作为新能源电池行业佼佼者，是国内最早研发推广铅炭储能技术的企业之一。目前，天能参与建设的多个国内外铅炭储能电站均实现了一次投运、长期稳定的设计效果和示范效应。近日，浙江省分布式零碳智慧电厂推进现场会在浙江长兴和平镇举行。由国家电投携手天能股份共同建设的世界最大铅炭智慧电厂“和平共储”项目，引起业界广泛关注。“和平共储”项目是目前世界上规模最大的铅炭储能电厂，可以通过数字化智慧控制系统，聚合分布式能源、用户侧储能以及可调负荷等多种元素，实现平抑负荷波动、补充尖峰缺口、降低客户用能成本等功能，为当地电力保供以及电网灵活性和调节能力的提升贡献力量。天能股份为电站提供清洁、安全、高效的铅炭电池，助力其打造成为户用铅炭储能全球示范。“和平共储”项目装机容量规模为100MW/1000MWh，含铅炭电池约300万个，一次充满可存100万度电，以城镇居民每户用电量12.5度/日计算，可满足8万户居民一天的普通用电。作为百万度电级别的储能电站，“和平共储”项目一期工程所需电池容量相当于41.5万辆电动两轮车，整体就像是一个巨大的电能“水库”，能灵活提供削峰填谷、调峰调频等电力服务，助力地方能源保供及促进新能源消纳。项目全部建成后，年调峰电量超过3亿kWh，年产值可达2亿元。“和平共储”项目具备五大显著特点，其充分体现了天能股份铅炭电池在储能领域的技术优势与应用价值，具体表现为：安全指数高。天能股份供给的铅炭电池无易燃物，属于水系电池，是确保高安全性的基础。同时，项目电池单元采用液冷方式，散热更均匀，改善了电池运行环境，增强了安全性；设备寿命长。天能股份铅炭电池在铅酸电池的负极中添加特制的导电性多孔炭，解决了负极活性物质颗粒变大的问题，电池的寿命是传统铅酸电池寿命的两倍；经济性好。一方面，铅炭电池储能单位用电价格实惠，建设成本与运营度电成本都较低；另一方面，铅炭储能全生命周期环境负荷很低，电池正负极材料及电解液均可回收，且回收工艺简单、技术成熟，残值率高达45%；建设周期短。项目采用标准化设计、模块化建设，电池单元上下2层为一块“积木”，实现“搭积木式”快速拼接，并采用了“变流”+“升压”一体化设计。项目从开工到一期竣工仅耗时3个多月；资源整合能力强。项目利用数字化调控平台聚合各级分布式零碳电厂，具有巨大的发展市场和良好的发展前景。此外，该项目的成功并网，也实现了三大新突破：一是首次全方位多要素多场景展示国家电投套娃式多层级智慧控制系统架构和源网荷储一体化聚合；二是在浙江省首次实现储能资源的共享；三是实现了整村户用储能试点突破。铅炭储能在构建新型能源体系的转型趋势下，前景广阔，未来可期。天能股份将坚定在铅炭电池领域持续突破，实现技术与产品性能的全面升级，不断打造创新的电池产品与储能系统解决方案，为促进经济绿色增长、保护生态环境、调整能源结构、推动科技创新注入强大的动力，助力共创零碳未来。

2023/03/25 作者: 记者冯思婕详情

瑞达集团瑞启年产400万千伏安时OPzV固态铅碳电池项目盛大开工！

2022年7月27日上午8点18分，瑞达集团瑞启年产400万千伏安时OPzV固态铅碳电池项目在湖南衡阳松木经开区盛大开工！随着云计算、大数据、物联网等高新技术的迅猛发展，“碳达峰、碳中和”成为国家战略目标，储能市场的未来前景广阔。为抢抓这一市场机遇，2022年6月，瑞达集团投资8亿元，在衡阳松木经开区建设瑞启新能源OPzV固态铅碳电池产业园，并于7月27日正式开工动土。该项目预计2023年初建成投产，达产后预计可实现年产值40亿元，实现年税收2亿元。该项目的开工建设，标志着瑞达集团在衡阳投资发展规划得进一步落实落地，也是助推瑞达集团在衡的高速发展，实现产业集群和原地倍增的重要体现。瑞启新能源OPzV固态铅碳电池产业园在双碳战略下储能电源市场将会迎来上万亿的风口，瑞达集团依托技术、产品和产业链优势，正在加快新型储能产业的布局和发展。瑞达集团计划5年内对储能专用OPzV固态铅碳电池投资200亿，全力打造双碳战略下OPzV固态铅碳电池头部企业，力争在十年内把衡阳瑞达打造成千亿储能电池生产基地，千亿储能电站集成基地，打造世界级的“双千亿安全新型储能之都”。瑞启新能源OPzV固态铅碳电池产业园的开工建设，正是瑞达集团储能战略布局稳步推进的重要一环。项目亮点：OPzV固态铅碳电池OPzV 纳米硅固态铅碳电池是瑞达于 2006 年成功设计开发的新型储能用环保硅铅固态电池；是国内首家成功开发并量产应用的硅铅固态电池。OPzV采用纳米级气相二氧化硅作为电解质，是百分百固态结构，没有液体不存在泄露，有效解决了电池热失控起火的安全问题；其正负极材料、隔板、电解质等材料均是防火防爆级别，不起火不爆炸，不会有安全隐患；旧电池可以回收再生利用，绿色环保，不会造成二次污染。相比传统铅酸电池、胶体电池、锂电池及其他化学能电池，硅铅固态电池有安全性高、寿命长、经济性好、资源循环利用等明显优势，解决了电化学储能电池的起火爆炸行业痛点。OPzV纳米硅固态铅碳电池应用场景广泛，特别是适用于中大型储能。广泛应用于工商业储能、发电侧储能、电网侧储能、数据中心（IDC储能）、核电站、机场、地铁等高安全要求的领域。OPzV固态铅碳电池储能优势安全维度材料安全：组成电池的正负极、隔板、电解质等材料是防火防爆级，在明火状态下，不起火不爆炸；系统由EMS智控管理：保证电池温升不超过40℃，不会热失控。环保维度材料环保，采用气相纳米二氧化硅电解质，无游离液体，与外界完全隔绝，对环境友好；制造过程，废水废气废渣等做到0排放。经济性维度度电成本低，寿命长；充放电效率94%以上；制造成本还有降低空间。资源维度铅矿资源丰富，提炼方便，价格低廉；退役电池可达到100%循环再生。（Li储量少，且属于消耗性资源；Co属于稀有金属。

2022/07/27 作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心详情

老树新花：纯铅、水平电池引领我国铅酸电池行业新动力

近年来，全球化学电池市场中，锂离子电池异军突起，化学电池的元老——铅酸电池的地位似乎岌岌可危。然而，相对于锂离子电池，铅酸电池仍然具有成本低、技术成熟、稳定可靠、安全性高、资源再利用性好等比较优势。7月8日，在上海有色网（SMM）和天能控股集团有限公司共同举办的第十七届国际铅锌峰会暨国际铅锌技术创新大会——铅行业市场与技术论坛上，与会的业内专家进一步介绍，最近一些年，我国铅酸电池行业多项新技术涌现，纯铅电池和水平电池等新型铅酸电池的制造工艺也不断成熟，应用领域继续扩大。看似已步入垂垂暮年的铅酸电池，实际仍然喷涌着勃勃生命力。铅酸电池新技术助力“碳中和”作为工业化最早的电池，铅酸电池自1859年发明至今已经有160多年的历史。铅酸电池的电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液。其在化学电池市场中份额最大、使用范围最广，特别是在起动和大型储能等应用领域，仍具有不可替代的地位。据天能控股集团中央研究院副院长郭志刚在论坛中介绍，目前，全球范围内来看，锂离子电池依托能量密度的先天优势，处于快速增长期；铅酸电池则处于高位平台期；而下一代电池技术如钠离子电池尚处于开发阶段。在此背景下，国内铅酸电池产量近两年来小幅下降，产量保持在200GWh/年，全球产量维持在400GWh/年。预计到2025年，全球锂离子电池的产能将是铅酸电池的3—4倍。不过，锂离子电池普遍存在着锂/钴/镍等原料成本高，锂电全周期的碳排放较高，安全性不稳定等缺陷。相较而言，铅酸电池在成本、稳定性、安全性、再生利用等方面存在优势。尽管如此，在锂离子电池迅猛的追赶势头下，铅酸电池确实面临着“不进则亡”的生存危机。在论坛中，郭志刚重点介绍了目前国内铅酸电池行业中新型的正极铅膏技术和真空化成技术。传统的铅酸电池正极铅膏（铅膏是铅酸蓄电池活性物质的母体）制作流程长，能耗高，正极和膏现场污染程度大，添加剂采用机械混合，成本也相对高昂。而新的“一步法正极配方复合技术”则是用特种铅制作粉，形成有用成分均匀分布的复合铅粉，和膏时只需加入水纤维和硫酸。“相对于常规的典型正极铅膏工艺，一步法的一致性更好，成本能够降低1000元/吨。”郭志刚介绍说。其次是真空化成技术。据了解，通常而言，电池在生产完成后，必须先进行化成和测试，然后才能安装到系统中。电池化成过程采用专门的电池化成设备对电池进行充电和放电，需要高精度电压和电流，以确保电池实现规定的使用寿命。只有在顺利通过测试之后，电池才可以进入市场。目前，电池化成是电池生产过程中的主要瓶颈之一。为了激活刚刚装配好的电池单元或电池组中的材料，需要花费长达20小时的时间进行充电放电循环。但这个过程必不可缺，因为它极大地影响着电池的使用寿命、质量和成本。据郭志刚介绍，采用常规的化成技术，电池化成时间长，耗用的电量多，集群内部温度均一性较差，温度不易控制。而真空化成技术的化成时间短——通常小于半天，化成电量少，极群内部温度均一性好，温度易控。通过这一技术，可以达到降本增效，节能减排的目的，并且提高电池化成效率，改善化成极板的均一性，提高电池寿命。此外，铅酸电池出现的新技术还包括了在正极板栅中使用冲网板栅；正极采用高密度铅膏、提高活性物质与板栅界面贴合性，在正极配方中优化添加剂（加入锡锑铋铅丹/低氧化度铅丹）；在电池隔板中优化粗细纤维比例，从而提高回弹性等。纯铅电池技术进一步成熟纯铅电池最早由美国艾诺斯电池集团下属的Gates公司于1973年研发成功。通过近50年的不断研发、改进，纯铅电池的制造技术也得到了长足发展。从电池的电化学性能、结构设计、电池材料(包括外壳材料)、制造工艺及控制等方面来看，纯铅电池都体现了铅酸电池的极高水平。所谓纯铅电池，是指电池的正负极板栅（板栅是电极的集电骨架，起传导、汇集电流并使电流分布均匀的作用，是活性物质的载体）和活性物质均采用高纯度铅（99.999%），电池通过连续铸带、连续冲网等特殊工艺制造而成。在此次论坛中，据理士国际技术有限公司技术总裁陈军介绍，传统铅酸电池的正负极板栅以铅为主要原料，但在铸造时都要加入其它金属，如铅钙合金、铅钙锡合金、低锑合金等，形成合金板栅。但合金金属的加入，导致电池极板在使用过程中腐蚀加快，电池的自放电大，使用过程中失水较快，电池内阻较大，这是传统铅酸电池固有的缺陷。虽然各蓄电池厂家对铅酸电池进行技术更新，设计改造，但传统铅酸电池依然存在高温下环境下的使用寿命较短、浮充使用和循环使用难以同时兼顾、充电时间较长等问题。例如，新疆金风科技有限公司某内部人员此前在一份报告中指出，我国的风力发电机组变桨系统的备用电源多采用普通铅酸蓄电池。在环境温度在40—50度时，铅酸蓄电池的浮充寿命只有不足1年的时间，而目前我国大部分的风力发电机组都在“三北“地区，夏季高温炎热，机舱平均运行在40度左右，极大降低了铅酸蓄电池的浮充寿命。据陈军介绍，相较于普通铅酸电池，纯铅电池拥有四大优势，首先，纯铅电池的适用温度范围广（-40℃至+80℃），特别适应于极恶劣的环境；其次，由于纯铅电池的极板超薄（约1mm，传统电池极板厚度约为3mm），在同一尺寸壳体内，可以装入更多的极板，大大增加了电池内部的反应面积，从而提高了电池的化学反应效率，并且降低了电池内阻，具有更高的能量密度。再次，纯铅电池具有快速充电接受能力，充电3小时电池容量达到90%以上（一般GEL胶体电池需要8-10小时）；最后，由于纯铅电池采用超薄多极板设计，在短时间放电能力上（如城市轨道交通行业30分钟至2小时放电需求），比传统铅酸电池的放电能力提高40%左右。此外，纯铅电池纯铅板栅的腐蚀速率，仅为常规重力浇铸铅钙合金板栅的约1/6，耐腐蚀性能更好。同时由于电池内部杂质少，失水率低，自放电小，每月自放电率小于2%，因此，电池有较长的储藏寿命，无需再充电时间可达两年。不过，业内人士向澎湃新闻（www.thepaper.cn）记者指出，由于纯铅电池的正负极板非常“柔软”，强度不够，给极板制造带来了很大的困难，另外极板的叠加和装配也很难实施。因此早期的纯铅电池采用了卷绕式结构设计，容量最大只有100AH。随着智能制造技术的快速发展，纯铅电池的极板制造和装配技术已得到有效解决,电池的单体容量已达到600AH。据了解，纯铅电池的优良特性，使其逐步受到国内通讯行业和城市轨道交通行业的关注，部分城市已开始推广使用。水平电池实现传统电池结构突破相较于普通铅酸电池乃至纯铅电池，水平电池采用了更新型的材料，在电池结构上也实现了颠覆性的突破。易德维能源科技有限公司总经理张正东向澎湃新闻（www.thepaper.cn）记者介绍说，1980年，美国军方为水平电池研究立项，开启了铅酸电池革命的序幕。上世纪90年代末，美国Electro Source公司在全球率先研发出了水平电池的商业技术。一方面，水平电池使用了新材料。以易德维公司的水平电池为例，其采用了复合纯铅板栅，板栅内部核心是航天级高强度玻璃纤维，由多极耳浇铸而成，抗拉强度可达100546 Kgf/cm2，纤维外层包覆纯铅层（铅中仅掺入约10%的锡，以增强材料的强度）,在2000MPa冷挤压成型。而后，这些复合铅丝编织成为板栅结构，涂抹活性物质成为电池极板。这种编织结构使得活性物质接触面积大，电流密度100%均匀。据易德维能源科技公司内部估测，这种新型复合纯铅板栅的耐腐蚀性是普通重力浇铸板栅的9倍。不仅如此，跟普通的电池通过极耳、汇流排和跨桥连接不同，水平电池基于双极性极板技术,采用特殊极板堆叠方式，实现电池内部的立体串并联，极大缩短了电流的导电路径，从而大幅降低了电池内阻。较普通电池，水平电池内阻降低了70%左右。同时，电池的正负极活性物质同时涂敷在一块极板上，更利于大电流的快速充放电。此外，与传统铅酸电池和纯铅电池的垂直极板放置不同，水平电池采用极板水平放置，能有效地避免活性物质脱落和电解液分层，促进氧复合，有效提升电池的充电效率和循环寿命。基于这些突破性的设计，水平电池具有诸多优越性能。据张正东介绍，快充是其一大优势。相较于普通铅酸电池，水平电池具有极速快充能力，3C电流（即放电电流是电池标称容量的3倍）下只需75分钟就能充满，充电20分钟电池容量能达80%以上。低温环境下水平电池的表现性能也很好。在-50℃的环境中电池能够一键起动，-40℃时电池的放电容量还可达40%以上，超低温放电能力是普通产品的2倍。这一方面是由于电池的电阻低，另一方面是由于水平电池采用贫液设计，即电解液呈固态状吸附于隔板，不具有流动性，相较而言，普通电池的液态电解液更容易冻住。特别地，水平电池还具有耐破坏、抗振动的优点。由于水平电池的电解液呈固态状，外壳即使破损也无液体泄露，而在内部单体间，数百根铅丝构成了立体串联并联网络，任何破坏均不能将其连接完全损坏。基于这样的优异性能，水平电池可适用于重卡，船舶，改装车，游艇，观光车，军用车辆，特种车辆，工业机器人等领域，“未来在储能领域，凭借其稳定、安全性，水平电池也能发挥重要作用。”张正东说。目前，易维德公司的水平电池产品在国内外都有成功使用的案例。据张正东介绍，2020年9月，公司的水平电池已使用在挪威位于北极圈内的一座灯塔上。这座灯塔长期处于零下20度的高寒环境中，传统铅酸电池每周都需要直升机更换，而锂电池也不能满足其要求，易维德公司的水平电池在灯塔上安装后已经连续使用一年半，电池状态良好。而在浙江省安吉县的山区，水平电池也一显身手。安吉地区坡多路陡，当地环卫车原本使用的是水电池，需要经常加水维护，成本高且麻烦，还存在酸液溢出、腐蚀车架的问题，电池通常在使用至8个月后，环卫车就会出现爬坡无力，甚至遛坡的现象，充电时间也长。2020年10月，当地环卫车换上了水平电池，电池动力强劲，车辆爬坡压力缓解，电池能快速充电，从而节省了成本，提高了工作效率。不过，张正东向澎湃新闻记者（www.thepaper.cn）坦言，“水平电池仍然属于全新的产品，仍然处于研发改进的过程，产品还需要得到进一步的检验，并没有实现完全的量产。”目前，易维德公司的水平电池每天产量约为300只，产品类别包括了超级重卡电池，超级起动电池，船舶专用电池，高性能军用车辆专用电池等。而据了解，在国内，除了易德维能源科技有限公司外，传统铅酸电池的生产厂商如天能集团，超威集团也在进行水平电池的研发，但产品均未进入量产阶段。

2022/07/12 作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心详情

1.4万余吨废旧铅蓄电池的威力有多大？

在一年多的时间里，沈某等人共非法处置1.4万余吨废旧铅蓄电池，造成盐河水质严重污染。从2017年获悉案件线索，到2021年斩断犯罪链条，江苏省淮安市清江浦区检察院生态检察办案团队历时三年半，将一起刑事附带民事公益诉讼案办成了部门上下联动的精品案。当下，电动车已经成为人们出行的重要代步工具，它使用的是平均寿命约为两年的铅蓄电池，两年后，很少会有人留意这些废旧电池去了哪里，但在“有心人”眼中，这些“废品”却是价值惊人的宝贝。从2017年获悉案件线索，到2021年斩断犯罪链条，江苏省淮安市清江浦区检察院生态检察办案团队历时三年半，将一起刑事附带民事公益诉讼案办成了部门上下联动的精品案，引发社会各界广泛关注。七旬老人主动“自首”2017年夏，住在淮安盐河边的不少村民反映，空气中总有刺鼻的酸臭味，水面上还经常出现来历不明的黑色物体，盐河的水质被严重污染。了解到这一情况后，淮安市清江浦区检察院作为淮安市环境资源类案件集中管辖院，立即派出生态检察办案团队，提前介入案件，与公安机关一同调查核实污染源。最终，在一个隐蔽于偏远乡下的破旧工厂里，查获了一个紧邻盐河的无证拆解废旧铅蓄电池的小作坊，厂房有两个篮球场那么大，里面堆满了大大小小的电池和被拆解下来的零部件，地面流淌着黑褐色的酸臭液体。正当公安机关和检察机关准备调查幕后黑手时，一名姓曹的七旬老人主动前来投案。这不禁令人疑惑：“70多岁的外地老人，为什么不在家颐养天年，而要大老远跑到这里干违法的事？”职业敏感引起了办案团队的警觉，这里面可能另有隐情。办案团队通过引导公安机关侦查发现，老曹是来顶包的，真正的幕后黑手是沈某、侯某以及老曹的儿子曹某。原来，曾靠倒卖废旧铅蓄电池发家的沈某，无意间向侯某吐槽倒卖电池的生意越来越难做，侯某便给沈某支招——“如果把电池里面的铅炼出来，一吨能卖到一两万元，要比倒卖电池赚得多！”考察了侯某在山东投资的厂子后，沈某、侯某、曹某三人一拍即合，在淮安市淮阴区合伙干起了废旧铅蓄电池回收、拆解、冶炼、售卖的勾当。其中，沈某负责废旧铅蓄电池的收购以及各生产现场的管理，侯某负责联系从山东运送铅锭炼制炉，提供部分生产原料，曹某负责对外销售成品铅锭。很快，沈某等人就找来会计、现场负责人、工人、驾驶员等20余人，分别从事记账、称重、拆解、运输等工作。落网主犯拒不交代检察官经实地走访了解到，小作坊的工人都是从外地过来挣“快钱”的，流动频繁。在没有防护的环境中工作，不到一个星期，他们体内的血铅含量就能达到铅中毒标准的3倍。而在现场，电池拆解、冶炼过程中产生的液体被随意倾倒在地上，隔着老远就能闻到酸臭味，被腐蚀的土地寸草不生，旁边不到100米就是水源地。2017年11月，沈某等14人被检察机关批准逮捕。要想依法打击犯罪，当务之急是查清楚沈某等人到底处置了多少废旧铅蓄电池。然而，在检察官依法对沈某进行讯问时，沈某却拒不交代犯罪事实。主要犯罪嫌疑人拒绝交代、废旧铅蓄电池来源不明、炼出的铅锭又不知去向……正面出击受到阻碍，办案团队决定从侧面分头突破，一方面引导公安机关对犯罪嫌疑人的住所、手机、电脑等展开排查；另一方面以小作坊为切入点，反复勘查现场、走访调查。由于沈某先后在多个乡镇设置了7个隐蔽窝点，案件调查难度大。检察官们走访现场近20次，引导公安机关补充收集证据近千页，最终从仓库保管员的记账本、合伙人侯某家中搜查出的资产负债表以及几名会计的微信聊天记录中，找到了与电池重量有关的关键证据。经过办案团队分工配合，将不同账目录入表格，交叉比对时间有无重合，剔除重复数据，最终查明，在一年多的时间里，沈某等人共非法处置1.4万余吨废旧铅蓄电池，对外输送出价值近亿元的铅锭。经评估，涉案几个区域生态环境的修复费用近2000万元。2019年9月，清江浦区检察院对沈某等14人以涉嫌污染环境罪提起刑事附带民事公益诉讼。沈某等14人被法院分别判处六年至一年六个月不等有期徒刑，连带赔偿生态修复费用等1800万余元。“沈某等人污染环境案件是近年来淮安市检察机关在依法履职，深入打好污染防治攻坚战，保护绿水青山方面的一个成功典范。”观摩案件庭审后，全国人大代表、江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司轧钢厂三轧车间主任杨庚豹这样评价。斩断遍布多省市的犯罪链条“沈某的拆解、冶炼团伙只是利益链条中的一环，其上游有电池供货商，下游有铅锭铅灰收购者、工人、会计、仓库管理员等。”办案团队负责人、该院副检察长张超运介绍。对此，办案团队推动公安机关继续倒查，随着关联案件越挖越深，案件事实也愈发令人触目惊心，这个犯罪链条的“足迹”竟然遍布了全国10多个省市。办案中，办案团队成员按照废旧铅蓄电池的来源、非法处置过程、铅锭铅灰和拆解物去向三条脉络，分别梳理各行为人的犯意、联络和分工。经多次公检法会商和检察官联席会议，统一司法办案尺度，准确认定行为性质。对明知他人用于废旧铅蓄电池拆解冶炼的电池回收、拆解物处置等人以污染环境罪提起公诉，对铅锭铅灰收购者则以掩饰、隐瞒犯罪所得罪追究刑事责任。2021年3月29日，涉案的最后一名被告人被判处刑罚。至此，历经三年半，这条非法回收、拆解、冶炼、销售犯罪链条上的68名不法分子，全部得到了法律严惩。至于小作坊里的那些工人，他们既是违法者，同时也是受害者。经过考虑，检察机关仅对有管理职责的少数人提起公诉，对那些没有实际参与投资、管理、分成的大多数人，在进行集中普法训诫后，不再追究刑事责任。此外，办案团队还撰写了案件专项报告，得到淮安市委的高度重视，并先后联合环保、交通、公安等九部门对870家废旧铅蓄电池相关企业开展集中整治，净化了行业风气。“现在难闻的气味没有了，河水也干净了，有时候还能看到鱼咧！”再次来到盐河边，村民这样告诉检察官。

2022/02/18 作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心详情

铅酸蓄电池采用哪种方式充电

铅酸蓄电池常见的充电方式有恒流充电、恒压充电、浮充电、过充电等几种。充电时一般分为两个阶段进行；第一个阶段看铅酸蓄电池容量设定，容量大一些的充电电流可以选择大一点的，例如60~100Ah蓄电池可以选择充电电流为夏季一般用10A充电电流；其他季节用15A充电电流，充电6~10h左右。当铅酸蓄电池电压升到最大值（即6V蓄电池升至7.5V，12V蓄电池升至15V，24V蓄电池升至为30V）时，第一阶段充电结束。第二阶段以第一阶段充电电流的1/2继续充电3~5h，使蓄电池升至（6V升至7.8V，12V电压升至15.5V，24V电压升至为30V）即可。当蓄电池充足电时，蓄电池电压上升至额定值，电解液密度不再变化，极板周围有剧烈的气泡冒出。蓄电池充电注意事项如下a.严格按规范要求操作。b.当电解液温度超过40℃时，应降低充电电流;当温度上升至50℃时应停止充电，并采取人工冷却。c.充电时一定要将加液盖打开，充电后要过一段时间再盖盖，以剩于气体从蓄电池中逸出。d.充电电路中各接头要接牢。正确放电。当蓄电池充足电时，即可放电。正确掌握放电深度是保证蓄电池良好工作状态、延长使用寿命的关键。因此，在放电过程中，应定时检查放电电压、电流,电解液密度、液温等数据，分析和确定放电深度，并适时充电。蓄电池的放电容量随着放电电流的增大而急剧减少。若在10h放电率时蓄电池的容量为100%，则在3h放电率时蓄电池的容量减少为75%。因此，不同用途的蓄电池使用不同的放电率(放电电流)。当蓄电池整体电压降至2.1V，电解液密度降至1.18g/cm时，应停止放电，以防蓄电池深度放电造成损坏。再者，当发现蓄电池出现以下情况时，应对蓄电池进行过充电，以使其恢复正常使用：a.24V蓄电池放电至电压为21V以下；b.放电终了后停放1~2昼夜未及时充电；c.电解液混有杂质；d.极板硫化。过充电的方法是，正常充电终了后，改用10h放电率的一半电流继续充电，在电压和电解液密度均为最大值时，每小时观察一次电压和电解液密度。若连续观察4次均无变化，而极板周围冒气泡剧烈，即可停止过充电。在正常情况下，铅酸蓄电池的维护、保存比镉镍蓄电池简单得多，铅酸蓄电池的使用寿命为8~10年，若使用维护不当，其寿命大打折扣。铅酸蓄电池的正常参数为：电解液的密度为1.285g /cm ³（20℃），单个单格电压为2.1V。使用和维护铅酸蓄电池充要注意以下事项①接线应正确，连接要牢靠。为了防止扳手万一搭铁而造成蓄电池损坏，安装时应先接负极，再接两蓄电池间的连接线，最后接搭铁线。拆下蓄电池时，则按相反顺序进行。②每周检查一次蓄电池各参数。电解液液面要始终高于极板10～15mm。发现电解液液面下降，要及时补充蒸馏水，切勿使被板露出液面，否则将损坏极板。电解液不够时，只能加蒸馏水，严禁使用河水、井水、自来水，严禁加浓硫酸，否则会因电解液密度过大而损坏蓄电池。③要根据地区和气温变化，及时调整电解液密度。在气温较高的地区采用密度较小的电解液；寒冷地区则电解液密度宜大些，以防结冰。④平时应经常观察蓄电池外壳是否破裂，安装是否牢靠，接线是否紧固。及时清除蓄电池表面的污垢、油渍，擦去蓄电池盖上的电解液，清除极桩和导线接头上的氧化层，保持蓄电池表面清洁干燥。蓄电池表面太脏，会造成极间缓慢放电，损坏蓄电池。蓄电池极桩处应涂凡士林油保护，防止氧化及生锈。应拧紧加液孔盖并疏通盖上的通气孔。⑤当单个蓄电池电压低于1.8V或电解液密度低于1.15g/cm³时，不要再继续使用，应及时充电。每次充电必须充足，防止欠充电。使用中应尽量增多充电机会，经常保持蓄电池在电量充足的状态下工作。完全放电的蓄电池应在24h内充好电。

2021/03/03 作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心详情

中国电科院杨凯：锂离子电池储能安全问题解析及体系化防控技术

2023/05/30 作者: 中国•蓄电池网详情

国家标准《电力储能用锂离子电池退役技术要求》公开征求意见

2023/05/04 作者: 沈蓄所新闻中心详情

国家重点研发专项“高功率锂离子电池储能技术”项目于近日启动

2023/04/25 作者: 杜杲娴金翼详情

比亚迪在智利获得锂电池材料生产商资质供应量每年可达11244吨

4月24日，比亚迪官微消息显示，比亚迪智利分公司与智利生产促进委员会（CORFO）就锂电池材料生产方面达成协议，宣布比亚迪在智利获得磷酸铁锂（LFP）正极材料的生产资质和建厂许可。2022年8月份，智利生产促进委员会（CORFO）邀请企业就如何在智利发展碳酸锂和氢氧化锂高附加值产品方面提供方案，要求企业具备成熟的运营经验、专业的技术水平和良好的财务能力。近日，比亚迪成功中标，成为智利生产促进委员会指定的生产商，能够以优势价格获得智利矿业化工集团生产的原材料供应，在2030之前供应量每年可达到11244吨。此外，比亚迪也签署相关合同，获得在智利北部安托法加斯塔（Antofagasta）地区建设锂电正极材料工厂的许可。工厂规划年产量5万吨，总投资预计2.9亿美元以上，计划于2025年末正式开始运营，并为当地创造500个就业岗位。比亚迪执行副总裁兼比亚迪美洲地区总裁李柯表示：“目前，智利进入锂行业的加速发展期。比亚迪作为全球清洁能源的领导者，与智利达成战略合作，在推动当地电动化交通转型中起关键作用。我们希望在创新研发方面提供有力支撑，激发智利经济发展的新活力。”比亚迪智利分公司国家经理Tamara Berríos表示：“智利通过生产促进委员会（CORFO）对比亚迪投下‘信任票’，让比亚迪参与到当地锂行业的发展中，我们感到非常自豪。凭借技术创新的优势，比亚迪将持续深耕绿色可持续发展领域，为行业贡献更多价值。”据悉，早在2017年，比亚迪首台纯电动大巴就进入了智利圣地亚哥。2022年12月份，比亚迪宣布与当地汽车经销商集团ASTARA达成合作，为智利市场提供比亚迪新能源乘用汽车产品。

2023/04/25 作者: 记者李昱丞详情

宜宾VS常州，谁才是“动力电池之都”？

依靠“动力电池”产业引擎，几个城市正在异军崛起。其中，常州从“江南美食之都”转身“动力电池之都”；宜宾也从“中国酒都”进阶到“动力电池之都”……新能源项目正如火如荼在全国各地落地开花，新能源产业发展脉络也逐渐清晰。依靠“动力电池”产业引擎，几个城市正在异军崛起。其中，常州从“江南美食之都”转身“动力电池之都”；宜宾也从“中国酒都”进阶到“动力电池之都”……一个位于华东，一个地处西南，谁是真正的王者？产业成绩：1600亿元VS1703亿元产业的快速超常规发展，是一座城市崛起的最好注脚。在四川省人民政府网站上，创投日报记者看到，已初步构建“1+N”绿色闭环全产业链生态圈的宜宾，正积极落实城市高质量发展，力争推动2023年动力电池产业产值突破1600亿元。过去一年，依靠这张“王牌”，宜宾收获满满：实现产销动力电池72GWh，占全国15.47%，实现动力电池产业工业产值889亿元，同比增长4.54倍。2023年1-2月，宜宾动力电池产业再上台阶，实现产值117亿元，同比增长45%。在常州，这一地处江苏省东南、正好位于长三角腹地的城市，2022年已完成动力电池规上企业产值1703亿元，动力电池产量108.5GWh，全国排名前二。在新能源汽车产业上，常州也拥有比亚迪、理想等新能源整车龙头，汽车零部件产业覆盖了传动系统、制动系统、转向系统等10多个领域，形成较为完善的产业链。一个是今年力争突破1600亿元产值，一个是去年已完成1703亿元产值，竞争中常州已领先一步。不过亦有投资人告诉创投日报记者，从时间点上看，常州发展动力电池的时间早于宜宾，而2022年是新能源汽车产业发展大年，从产业发展角度看，宜宾更具爆发潜力，或能刷新发展速度。站在新能源赛道发展的长远视角来看，两座城市的竞争，其实只是中国新能源产业方兴未艾的一个缩影。从上游原材料到正负极、隔膜、电解液等6大组件，再到新能源汽车整车、电池回收循环等领域，未来，宜宾与常州等这样的城市将围绕各个产业环节展开竞争，较量的背后，则是产业链招商、资本落地，以及鼓励政策的大比拼。股权基金：晨道投资VS常州国资平台实体经济的发展离不开金融“活水”，在这场比拼中股权投资基金显得尤为重要。“产业链招商+基金招商”模式之下，稍微落后的宜宾已开启股权基金投资。2021年，宁德时代将触角延伸至宜宾后，随即与宁波梅山保税港区晨道投资合伙企业(有限合伙)、宜宾市新兴产业投资集团、青岛佳裕宏德壹号股权投资合伙企业(有限合伙)、信银(宁德)产业投资合伙企业(有限合伙)共同出资设立“宜宾晨道新能源产业股权投资合伙企业(有限合伙)”（以下简称，宜宾晨道）。作为宜宾晨道的大股东，宜宾市新兴产业投资集团持股44.1%，背后实控人为宜宾市国资委和四川省财政厅。二股东宁波梅山保税港区问鼎投资，正是宁德时代全资子公司。晋升为万亿市值俱乐部成员的“宁王”，早在上下游领域多点投资，既是投资人，也做LP。截至目前，宜宾晨道已出手38家公司，从先进制造到新材料，再到物联网、汽车交通等，宜宾晨道步速紧密。最新消息显示，与“宁王”一起投资的锂宝新材料，后者在完成25.78亿元B轮融资后，已全面推进上市之旅。在股权投资领域，宜宾晨道正交出一份成绩单：其中投出2家IPO公司，包括杰华特微电子和帕瓦股份；独角兽公司厚生新能源、芯驰科技、锂宝新材料，以及“专精特新”小巨人公司亿太诺、芯迈半导体等。不仅如此，2022年底宜宾发展创投、宜宾港信资管还与中金资本共同发起设立中金宜宾基金，规模10亿元人民币。重点布局动力电池、智能终端、高端装备制造、新材料、医疗器械、白酒食品等领域，侧重于中早期、成长期优质企业。相较于宜宾的生猛，常州市旗下尽管也有几家国资投资平台，但出手节奏不似宜宾晨道般决绝快速，除中创新航、蜂巢能源等独角兽外，由常州参与孵化的独角兽项目并不多。但2022年，IDG资本联合香港中华煤气成立的一支100亿元零碳科技基金落地常州，得到了常州、武进区两级引导基金的支持。由此，除动力电池外，太阳能、风能、储能、氢能等新能源项目，亦在常州得到发展。链主企业：宁德时代VS中创新航如果说产业发展成绩是结果，股权投资是手段，那么链主企业则是最底层的竞争主角。在今年年初成都策源资本举办的产业基金大会上，就有头部机构人士向创投日报记者询问：宁德时代在四川宜宾的落地情况。在这位头部机构人士看来，龙头链主企业在哪儿，哪儿就有投资的机会。眼下，与宁德时代的合作中，宜宾正加快推进四川时代项目的落地。在锂资源拓展上，四川时代也与国宏集团联手，将洛矿集团划为四川时代的全资子公司，并与宁德时代联合体取得了玻利维亚Uyuni和Oruro两个巨型盐湖的开发权，建设锂提取工厂。同时，旷日持久的斯诺威矿业并购案也尘埃落定，宁德时代最终接盘，将斯诺威矿业收入囊中。目前，宁德时代已与宜宾已签署《四川时代七至十期项目投资协议》，计划在长江工业园建设动力电池宜宾制造基地七至十期项目，总投资120亿元，建成后每年可实现销售产值350亿元，形成年产能50GWh动力电池生产线及相关配套。除宁德时代以外，天华超净、德方纳米、贝特瑞、格林美、高景太阳能等产业链企业也陆续在宜宾建厂。消息显示，高景太阳能已启动IPO，聚焦高效大尺寸光伏硅片，2022年该公司融资超40亿元。联系到背靠宜宾国资委的五粮液集团，近日10亿元成立新能源投资公司，方向为光伏储能；以及本周刚刚举行、由四川省人民政府和工信部联合主办的“云上宜宾”会议，不难看出，从产业落地、头脑风暴到顶层设计……四川和宜宾正在下一盘新能源大棋。另一方面，常州也吸引了另一家电池巨头中创新航的入驻。估值600亿元的中创新航2022年完成在港股上市，不过截至目前市值只有350亿元左右。最重要的是，在动力电池出货量上，中创新航远比不上宁德时代。据中国汽车动力电池产业创新联盟的数据，2022年宁德时代动力电池装车量占比接近50%，而中创新航仅有5%上下。一位长三角新能源领域投资人告诉记者，这一排名反映了当前动力电池企业头部公司优势明显，中尾端企业难以获得更多市场份额的现实。“之所以会形成如此大的差距，主要是很多乘用车采用动力电池时，有品牌因素的考虑。”该位投资人指出，动力电池作为品牌方，有促进下游乘用车销售的作用。所以很多汽车品牌采购电池时，愿意用宁德时代的电池，除非主机厂自己做电池。截至目前，上汽集团已设立两家电池厂，但都是与宁德时代合资成立。此外，新能源汽车对动力电池的采购量很大。“如果上游企业没有这么大供应量，下游主机厂也不敢把订单给对方，这进一步凸显了头部企业的规模优势。”正因如此，宁德时代才在宜宾长江工业园加大投资，建设年产能50GWh的动力电池生产线。让宜宾这一西南城市在动力电池领域火速追赶。数据显示，2022年常州动力电池产量108.5GWh，全国排名前二；而2021年该数据为57GWh，排名全国第一。

2023/04/24 作者: 陈美详情

派能科技：领航全球锂电池储能细分市场传递中国新能源“创新力”

“召之即来，挥之即去”，是人类对于能源随需取用的超级梦想。在张江科学城里就有一家为梦而奋斗的新能源公司，这里创造的锂离子储能系统全球销售量已超过100万套，并在全球户用储能的细分市场中雄踞“龙头”。这家公司就是位于张江科技园区的派能科技，从锂离子储能“零起步”到做全球“No.1”，只用了14年时间。“重金”奖科研摆脱高污染、有限储量的化石能源，追索一种“取之不尽、用之不竭”的新能源，是一条国内外能源创新企业你追我赶的新赛道。然而，风力、太阳能等可再生能源供电面临着发电易、供电难的困境——能量不稳冲击既有电网。如果能将新能源电力及时储存起来，并能随着大电网的用电波动而“削峰填谷”，新能源则驶上了真正取代传统火电的高速路。2009年，几位出身于通讯行业的年轻人，怀揣着对新能源的无比热望，在张江科技园区租了几间办公室组建派能科技，立志将尚处在“理论派”讨论中的锂离子储能电池，变成走进千家万户的“小电站”。当时，新能源储能还只是高校实验室、科学论文集的“宠儿”，开始商业化尝试的企业少之又少，产品不成熟，缺乏可行的商业模式，最多只玩过手机电池的派能“理工男们”，却要在产业荒原上开辟出一条属于派能人的生存之道，谈何容易！“逢山开路，遇水搭桥”，派能派出了“开路先锋”——自主创新。从公司创立之初，到现如今已经A股上市，公司每年都是“重金”砸科研。特别是，企业初创时期，每一项开销都捉襟见肘，但派能领导层审批企业研发资金和研发员工的收入却总是“大手笔”。“公司年营收刚到１个亿的时候，我们会拿出二三千万来投入研发。”上海派能能源科技股份有限公司总裁谈文骄傲地坦言，即使公司销售额快速增长，企业的研发投入比也一直保持高位，每年研发投入同比增长超过百分之百。“动辄投入三四亿元在新产品迭代和前沿技术储备，是雷打不动的企业自觉。”他说。张江“雪中送炭” 留住“创新之根”在全球储能市场中，作为储能系统三大技术路线之一的电化学储能，是新能源领域高景气度细分市场，正在从市场化初期向大规模应用过渡，其核心需求在于高安全、长寿命和低成本。源于十年如一日的强大研发能力，派能科技的储能电池系统基于磷酸铁锂电池，在安全可靠性、循环寿命及综合成本方面均优于国外企业的三元锂电池，在技术路线上贴合储能场景的应用需求。截至2022年，派能科技已取得授权发明专利35项、实用新型专利179项，研发人员为590人，占公司总人数比例28.92%，主要研发人员在锂电池、储能系统领域拥有10年以上从业经验。如何培育并留住行业技术精英，派能下足了功夫，也借到了东风。派能科技发展初期，在公司核心骨干员工的共同努力下，各项研发数据指标已经在整个新能源行业内处于领先地位，公司在业界内已经打响了名气。由于国家“十二五计划”重点推动新能源行业，新能源行业发展迅速，随着行业竞争的日趋激烈，公司愈发认识到人才是企业之本，也是企业发展最重要的核心资源之一。公司急切地希望通过实施股权激励计划赋予核心骨干员工股权，充分调动公司核心骨干员工的积极性和创造性，激励核心骨干员工为企业创造更多价值。2011年，《上海市张江国家自主创新示范区企业股权和分红激励试行办法》颁布实施，2012年上海张江（集团）有限公司旗下的上海张江代持股服务有限公司为了支持公司发展，鼓励员工实施股权激励，在绝大多数员工面临资金不足的情况下，为公司39名员工认购股权款提供委托贷款服务，发放贷款共计482万元。此条政策的实施有效降低了员工股权激励成本，放大了企业股权激励效果，保障了员工股权激励的顺利实施，针对性地帮助企业深入绑定核心骨干员工，解决了企业人才激励痛点问题，激发企业创新活力，使企业“育才、引才、聚才”效果显著，为派能科技取得今日的成绩奠定了坚实的基础。自主创新领先一步长期坚持自主研发，掌握全产业链核心技术，产品综合性能优异，安全可靠性高、循环寿命长……派能科技凭借突出优势，吸引了一批优质海外客户。公司与欧洲最大的储能系统集成商、英国最大的光伏供应商等公司深度绑定，海外市场营收迅速增长，产品已获得中国、欧盟、北美、澳洲、日本等国际地区的认证。派能科技家庭储能产品在意大利、西班牙、英国等欧洲国家稳居市场领先地位，“我们在海外安装的第一批储能产品，至今已经达到10年，产品开始大规模发货也已经超过5年，产品年故障率低于千分之一，处于行业领先水平，低故障率大幅降低了用户使用成本，获得客户广泛好评。”派能总裁谈文指出，派能科技作为行业领先的储能产品提供商，始终坚持垂直化产业布局理念，谋求电芯、模组及储能电池系统一体化发展，而垂直化布局也恰好迎合了海外储能行业产品认证周期较长的特点。就在一个月前，上海派能能源科技股份有限公司最新收到德国莱茵TüV集团颁发的关于钠离子电池认证证书。德国莱茵TüV集团是全球太阳能光伏电站、组件、逆变器、零部件、储能、氢能与燃料电池等认证与测试服务的市场领导者之一，该证书为TüV莱茵颁发的全球首张钠离子电池认证证书。在为全球客户提供领先的电化学储能系统综合解决方案的同时，派能也承担起全球新能源储能技术发展的“探路者”——在业界较早开展钠离子电池技术及应用研究，钠离子电池产品性能在行业占据领先地位。据介绍，钠离子电池是以钠离子为正极的电池技术，原理与锂电池相近。相较于锂电池而言，钠离子电池在原材料成本、安全性、温度适应性等方面都具有优势。随着锂资源紧缺、成本波动及锂电池安全等问题，钠离子电池成为储能行业重点研究的技术方向。据悉，该认证标准基于IEC62619:2022、IEC62660-2:2018、IEC62660-3:2022、UL1973:2022，是关于储能、动力电池的国际权威认证，该认证证书的获得也标志着派能科技钠离子电池技术已经成熟，率先具备应用于户用储能、工商业储能、电站储能等领域出口资质。新民晚报记者马亚宁

2023/04/14 作者: 记者马亚宁详情

钠离子电池不香了？

2023/05/19 作者: 沈蓄所新闻中心详情

钠离子电池争雄

在锂资源争夺日益激烈的当下，在技术上与锂电池一脉相承的钠离子电池，正在重新走入人们的视野。文 | 本刊记者武魏楠2019年10月9日，备受瞩目的诺贝尔化学奖揭晓。美国科学家约翰·古迪纳夫、英裔美国科学家斯坦利·惠廷厄姆与日本科学家吉野彰共同获得此奖，以表彰他们在锂离子电池领域作出的突出贡献。自1991年实现商业化进入市场之后，锂电池先是开启了电子设备便携化的进程，最近十几年，锂电池又再次成为世界能源转型的重要支撑。但是，在技术上与锂电池一脉相承钠离子电池，却在科研和商业化应用上大大落后了。随着近年来锂资源争夺日渐激烈，钠离子电池重新进入了人们的视野。锂电池的研发起源于20世纪的70年代，全球石油危机的爆发再加上石油峰值论的出现，让各类替代能源的研发成为一时风口。锂是元素周期表中直径最小的金属，其单位体积的密度可以很高，所以当它成为电池中的电极材料时，可以带来更高的能量密度。但由于它也是最活泼的金属，遇到氧气时会产生强烈的化学反应，释放热量，甚至爆炸，所以很难控制。很少有人知道，一位法国科学家的理论改变了锂电池的命运。1980年，法国科学家Michel Armand等人提出了用嵌入和脱出物质作为二次锂电池正负极的新构想，组成没有金属锂的电池。充放电过程中锂离子在正负极之间来回穿梭，反复循环。这一过程后来被形象地成为“摇椅式电池”概念，成功了解决了使用金属锂的安全性问题。荣获诺贝尔奖的三位科学家正是在此概念基础上，实现了锂电池的发明和商业化。事实上“摇椅式电池”概念并不为锂离子电池所专享。在1970年代，钠离子电池与锂离子电池几乎被同时发现并进行研究。甚至在1980年代，钠离子电池研究还取得了金属层状氧化物正极材料的发现。但是随着1990年代锂离子电池商业化的成功，钠离子电池的研发工作也逐渐缓慢甚至陷入停滞。转机出现在2010年前后，学界对钠离子电池相关研究开始逐渐重视，钠离子电池企业也开始逐渐兴起，围绕钠离子的创投和资本也日益活跃。钠离子电池迎来了发展的黄金时期。伴随着碳中和的东风，钠离子电池在资本市场上也获得了巨大青睐。这个被认为是锂离子电池竞品和补充的产品，究竟如何在沉寂了50多年后强势兴起？成本优势：巨大的潜力资源差距是钠离子电池和锂离子电池最常常被拿来比较的。与钠相比，锂的资源无疑是非常匮乏的。锂资源在地壳中的丰度仅有0.0065%，而钠的丰度高达2.75位居所有元素的第6位。从资源的集中度和易获取程度而言，全球超过7成的锂资源集中在美洲，而钠资源却遍布全球，极易获得。过去一年多的时间里，由于电动汽车、储能等市场对于动力电池需求的强劲拉动，锂资源价格一路暴涨。电池用碳酸锂价格已经从2020年中约4万元/吨涨至2022年4月约50万元/吨。而作为钠离子电池正极材料的前驱体，碳酸钠价格长期稳定，价格基本维持在2000元/吨左右。而这仅仅只是钠离子电池与锂离子电池成本差距的一部分。从工作原理上来说，钠离子电池与锂离子电池一样，都是“摇椅式电池”。钠离子电池在充电时，钠离子从正极脱出，经电解液横穿隔膜嵌入负极，使正极处于高电势的贫钠态，负极处于低电势的富钠态；放电过程则与之相反，钠离子从负极脱出，经电解液穿过隔膜嵌入正极材料中，使正极恢复到富钠态。相似的原理让钠离子电池与锂离子电池在结构上高度一致，都包括了正极、负极、隔膜、电解液和集流体。只是二者在材料选择上有较大差异。钠离子电池的正极材料选择包括了层状金属氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类化合物等三个技术路线。负极材料选择包括硬碳负极材料和软碳负极材料路线。电解质可以遵循锂离子电池的经验和思路。而在集流体材料的选择上，由于铝制集流体在低电位下易于与锂发生合金化反应，锂离子电池负极处只能使用价格昂贵的铜箔作为集流体，钠离子电池正负极集流体均可使用价格便宜的铝箔。据中国科学院物理研究所研究员，同时也是国内钠离子电池企业中科海钠创始人的胡勇胜介绍，钠离子电池还有一个优点就是可以直接使用现有的锂离子电池生产线，无需重新建设新的生产线。2021年，中科院物理所就利用锂离子电池的生产线成功生产了8万只钠离子电池。“这使得钠离子电池具有更快的市场化速度。”胡勇胜说。但不得不承认的是，这些成本优势更多的只能在钠离子电池全面商业化、大规模生产之后才能够体现。根据国海证券研究，目前磷酸铁锂电池产业链成熟，设备折旧等费用均已摊薄，行业平均成本约为0.5元/Wh。能量密度更高的三元锂电池成本大约是0.7元/wh。而钠离子电池目前产业不成熟，产品也没有量产，所以还无法体现出成本优势。目前成本大约1元/wh。根据中科海钠预计，钠离子电池成本为推广期 0.5-0.7元/Wh；发展期0.3-0.5元/Wh；爆发期0.2-0.3元/Wh。待钠离子电池产能达到GWh水平时，各项费用摊薄，钠离子电池的成本优势将显现出来。成本优势在残酷的市场竞争中并非全部。价格更高的三元锂电池依然能依靠更强的性能获得市场青睐，但钠离子电池却并不具备这一条件，其能量密度也大大低于三元锂电池。既没有产业化带来的低成本，也没有明显高出一截的性能优势，钠离子电池凭什么在未来能源体系中占据一席之地呢？差异化竞争2021年7月，宁德时代举办了首场线上发布会。董事长曾毓群在会上发布了宁德时代的第一代钠离子电池。160Wh/kg的能量密度、15分钟充电量80%、零下20摄氏度90%的放电保持率……宁德时代一出手就震撼了整个产业界。而在宁德时代之前，国内企业实现的钠离子电池能量密度为145Wh/kg。即便是宁德时代宣布下一代钠离子电池的能量密度将达到200Wh/kg，这一数据还没有超过磷酸铁锂，距离能量密度更高的三元锂更是有一定的差距。在目前的技术条件下，钠离子电池的电芯能量密度约为70-200Wh/kg，高于铅酸电池的 30-50Wh/kg。目前钠离子电池的能量密度相较于三元锂电的200-350Wh/kg有所逊色，但与磷酸铁锂电池的150-210Wh/kg有重叠范围。铅酸电池曾经是电池领域的主流。“但是铅酸电池有不可避免的环境污染问题。”胡勇胜说，“而且在新国标公布后，铅酸电池也面临退役问题。”尽管能量密度不高，但凭借着低价优势，铅酸电池一直是两轮电动车领域的主要储能设备。但在两轮电动车的新国标对整体重量设定55公斤上限后，重量大的铅酸电池可能会被彻底淘汰。即将被淘汰的铅酸电池彰显出了一个事实：面对庞大的能量存储市场，不同的技术路线可能会有着不同的生存空间。红杉中国投资合伙人、红杉碳中和研究院院长、红杉远景碳中和基金主席李俊峰说：“不同类型的电池有不同的价格、能量密度、安全性、便利性，在选择电池的时候要根据产品特性的不同进行选择。”与锂离子电池相比，安全性无疑是钠离子电池的最大优点。此前，国家应急管理部公布了2022年一季度新能源汽车火灾数据：共计640起，比去年同期上升32%，高于交通工具火灾平均（8.8%）增幅。平均每日超7例火灾。随着电动汽车普及率的提高，安全性问题也开始逐渐引起重视。尽管“摇椅式电池”大大降低了锂电池的风险，但依然无法规避锂元素自身带来的安全新问题。而钠离子电池安全性更高。得益于更高的内阻，钠离子电池在短路状况下瞬间发热量少，热失控温度高于锂离子电池，具备更高的安全性。在针对过充过放、针刺、挤压测试时，钠离子电池的安全性表现也让人满意。相比于锂离子电池-20℃到60℃的工作温度区间，钠离子电池可以在-40℃到80℃的温度区间正常工作，-20℃环境下容量保持率近90%，高低温性能更优秀。此外，钠离子电池的倍率性能好，在快充方面具备优势。钠离子电池具备更好的倍率性能，能够适应响应型储能和规模供电，这一特性使钠离子电池能够更好地胜任大规模储能方面的应用。交通运输领域对于动力电池的能量需求无疑是最高的，所以钠离子电池即便在产业化实现低成本后，竞争力依然有限。但是在储能领域，环境适应性更强、成本更低、安全性更高的钠离子电池无疑会有着极强的竞争力。战略地位提升随着钠离子电池技术的突破，其重要性也开始被各国所重视。2020年，美国能源部发布《储能大挑战路线图》，通过“三大课题”和“五大路径”推进储能领域的发展。除了肯定钠离子电池在储能领域的应用潜力，还表明有多家隶属于美国能源部的研究机构正专注于钠离子电池的开发工作。欧盟储能计划“电池2030”项目公布了未来重点发展的电池体系，其中包括锂离子电池、非锂离子电池和未来新型电池，项目将钠离子电池列在非锂离子电池体系的首位。欧盟“地平线2020研究和创新计划”更是将“钠离子材料作为制造用于非汽车应用耐久电池的核心组件”重点发展项目。中国在2022年4月印发了《“十四五”新型储能发展实施方案》，提出开展钠离子电池、新型锂离子电池等关键核心技术、装备和集成优化设计研究。科技部在“十四五”期间实施的“储能与智能电网技术”重点专项中，也将钠离子电池技术列为子任务，目标是进一步推动钠离子电池的规模化、低成本化，提升综合性能。世界各国在政策等方面的重视也带动了企业研发的动力。目前全球共有十几家公司正在进行钠离子电池产业化开发，包括英国Faradion公司、法国Timat、美国Natron Energy等公司，以及我国的中科海钠、宁德时代、钠创新能源、星空钠电等公司，都在进行钠离子电池产业化的相关布局，均取得了重要成果。不过由于钠离子电池还没有实现产业化，对于能量密度的突破还存在一定的空间，所以不同的企业对于钠离子电池的材料选择也有不同的技术路线。尽管相对较低的能量密度可以在储能市场发挥作用，但寻求更高的能量密度依然是目前钠离子电池全面产业化的首要挑战。相较于锂离子，钠离子质量和半径更大，离子扩散速率较低，反映在电池性能上为理论容量和反应动力学特征较为逊色，这些问题需要正极材料的突破来改善。得益于锂离子电池成熟的技术与生产工艺，钠离子电池正极材料发展较为迅速。而负极材料和电解质方面的突破则会让钠离子电池在本就突出的安全性方面更上一层楼。由于钠离子电池内阻较大，短路时瞬时放热量较锂离子电池少，温升较低，在安全性方面具备先天优势。但钠离子电池电解液易燃、负极处钠枝晶生长易导致短路等问题依旧存在，因此安全性的提高需要在负极材料、电解质环节入手。在钠离子电池在能量密度和安全性实现更多突破之后，依托于已经成熟的锂离子电池生产体系，钠离子电池的产业化无疑会更加迅速。胡胜勇表示，科研是产业化的基础，在带领团队产业化的同时还必须潜心科研，为实现钠离子电池充电更快、能量密度更高、安全性更好、成本更低的目标夯实基础。宁德时代已经明确，将在2023年产业化生产钠离子电池，锂电池在称雄电池产业三十多年后，可能迎来钠离子电池的全面竞争。

2022/08/11 作者: 记者武魏楠详情

镁锌钠电池受追捧无“锂”也能行天下

如今，锂电池已成为日常生活中不可或缺的设备，广泛应用于手机、电脑、可穿戴设备、新能源汽车等领域，几乎是“有锂走遍天下”。但锂电池也存在明显的缺点：成本高、且用于生产锂电池的原材料储量少等。鉴于此，不少国家的政府和企业纷纷加快步伐，布局“后锂电池”时代，比如欧洲有些机构致力于研制镁电池和锌电池、宁德时代推出了钠电池等。正如《日本经济新闻》杂志网站在近日报道中指出的，围绕锂电池替代品的全球竞赛已经开始！锂电池成本高锂电池诞生于上世纪60年代，上世纪90年代开始由日本索尼公司实现商业化，与其“前辈”镍氢电池、铅酸电池相比，能存储更多电能，如今已经飞入寻常百姓家，广泛应用于新能源汽车、个人电脑、智能手机等产品；它还可以储存太阳能和风能，让无化石燃料的世界成为可能。鉴于锂电池为人类作出的巨大贡献，2019年，三位“锂电池之父”荣膺诺贝尔化学奖，锂电池也成为今天蓄电池行业的“当家花旦”。但锂电池的最大缺点就是成本高。只是用在智能手机上还好，如果需要大规模储存电能的话，就需要相应的大型电池。日本经济产业省的资料显示，如果想让锂电池蓄电系统的蓄电成本达到与抽水蓄能电站持平的2.3万日元（约合1280元人民币）/千瓦，简直就是痴人说梦。此外，锂电池原材料锂、镍、钴的产地分布极度不均，且全球的锂和钴矿藏并不能完全用于生产。锂在地壳中的储量为0.0065%，全球储量仅有8600万吨；相比之下，钠、镁、锌的储量要高得多：钠在地壳中的储量为2.74%，仅中国柴达木盆地的钠盐储量就达到3216亿吨；而镁在地壳中的含量更是高达13.9%。候选元素前景看好因此，科学家们将目光投向了镁、锌、钠等元素。例如，英国剑桥大学、丹麦和以色列的知名理工科院校、德国和西班牙的研究机构共同发起了一个名为“欧盟镁交互电池共同体”（E-Magic）的研究项目。这个为期4年的前瞻性项目得到了欧盟的资金支持，目标是研发能量密度超过1000瓦时/升（相当于锂电池2倍）的、对环境友好的可充电镁电池。研究人员称，这种电池以金属镁作为负极，由于一个镁离子携带两个电子，与只能携带一个电子的锂离子相比，镁电池的容量翻了一番，目前研制成功的镁电池已经可以反复充放电500次以上。据悉，2020年，美国休斯顿大学姚彦教授课题组联合北美丰田研究中心成功研发出一种非常有前景的高能量镁电池，其潜在应用范围包括电动汽车、可再生能源系统的储电池等。虽然眼下这款电池连续充放电只有200余次，但研究团队认为，他们已为更安全、性能更高的镁电池找到了研究方向：正极使用有机化合物、负极使用芘四酮（PTO）实现快速且可逆的氧化还原过程，基于硼团簇的弱配位电解质则使离子运动更快。这种先进的阴极和电解质设计对镁电池的发展具有重大的指导意义，并将加速镁电池技术的商业化步伐。此外，日本东京都立大学教授金村圣志野研发出正极使用氧化锰、负极使用金属镁的电池。《日本经济新闻》报道指出，虽然与锂电池相比，目前镁电池的性能还处于较低水平，但其潜力值得挖掘。未来，研究人员将着重解决电解液的改性问题，并加强电极材料的研究。和镁同样引人注目的还有锌。日本东北大学小林弘明副教授和本间格教授研发的新型锌离子电池使用水溶液作为电解液，取代了传统的有机溶剂，降低了电池起火的风险。来自美国西北太平洋国家实验室和德国明斯特大学的研究人员也合作研发出一种“锌金属双离子电池”，该电池由锌阳极、天然石墨阴极和双离子盐水溶液组成。今年7月，中国宁德时代公司发布了一款钠电池，具备迄今全球最高的能量密度和超快充特性（15分钟可充电80%），预计宁德时代将不断提升钠电池的能量密度，并有望于2023年形成基本产业链。锂电池挖潜大有可为尽管各种替代性技术研究如火如荼，但从目前的发展情况来看，无论是镁电池、锌电池还是钠电池，在技术和材料方面仍有很多难题需要解决。比如，镁离子体积小、电荷密度大、极化作用强，难以插入到多数基质中去，较难形成嵌入式化合物。因此，可供选择的正极材料受限。鉴于此，也有科学家致力于深入挖掘锂电池的潜能，改善锂电池的性能，研发质量更好的锂电池。据《日本经济新闻》报道，日本汤浅公司与关西大学合作，开发出一款以硫作为正极活性物质的锂硫电池，其质量能量密度可达现有锂电池的2倍左右——目前常用于纯电动汽车的锂电池质量能量密度约为200—300瓦时/千克，而此次开发的锂硫电池质量能量密度则超过了370瓦时/千克。研究人员解释说，理论上相同尺寸情况下，锂硫电池的容量可达传统锂电池的8倍，但却存在电导率低、中间产物易溶于电解液等问题，而他们最新研制出的锂硫电池采用了有微孔的碳粒，规避了上述两个问题。汤浅公司表示，希望到2023年能将其锂硫电池的质量能量密度提至500瓦时/千克。（记者刘霞）

2021/12/07 作者: 刘霞详情

储能钠电池技术的挑战与前景

一、前言2017 年 10 月，国家发展和改革委员会、国家能源局等五部委联合出台了《关于促进我国储能技术与产业发展的指导意见》，指出加快储能技术与产业发展，对于构建“清洁低碳、安全高效”的现代能源产业体系具有重要的战略意义。这一政策的出台直接推动了“十三五”期间我国储能产业的蓬勃发展。随着“十四五”期间“双碳”目标的提出，2021 年 4 月，国家发展和改革委员会、国家能源局再次联合发布了第二部针对储能产业的国家级综合性政策文件《关于加快推动新型储能发展的指导意见（征求意见稿）》，明确提出到 2025 年，实现 3000万kW 的储能目标，实现储能跨越式发展；到 2030 年，实现新型储能全面市场化发展。《关于加快推动新型储能发展的指导意见（征求意见稿）》还指出，储能技术要以需求为向导，坚持多元化发展，这为储能技术的发展明确了目标和方向。目前，储能系统从发电侧、输配电侧到用户侧的一系列支撑服务逐渐成为弹性和高效电网的重要组成部分。较小型的分布式储能系统今后也将更广泛地在家庭、企业和通信基站中推广应用。我国储能呈现多元化发展的良好态势：抽水蓄能发展迅速，锂离子电池储能技术成熟度飞速提高，压缩空气储能、飞轮储能、超导储能和超级电容、钠硫电池、液流电池、铅蓄电池等储能技术研发应用加速，储氢、储热、储冷技术也取得了一定进展。其中，电化学储能（或二次电池储能）技术相对于水电、火电等常规功率调节手段具有较大技术优势：响应时间为毫秒级，跟踪负荷变化能力强，便于精确控制；对实施的地理环境要求较低；具有削峰填谷的双向调节能力。2021 年 4 月，中关村储能产业技术联盟（CNESA）发布的《储能产业研究白皮书 2021》显示，截至 2020 年年底，中国已投运储能项目累计装机规模 35.6 GW，占全球市场总规模的 18.6%，同比增长 9.8%，其中电化学储能的累计装机规模仅次于抽水蓄能，位列第二。目前，各种电化学储能技术的基本特征和成熟度各不相同，每一种技术都有不同的数量在全球不同的地点进行部署。包括锂离子电池、钠硫电池、钠 – 金属氯化物电池、液流电池和铅酸电池在内的 5 类电池技术已经被认为是较可靠的能源供应体系，在全球范围内有兆瓦级的装机规模。2017 年以来，锂离子电池急剧发展，占据了中国和美国储能市场绝大部分份额，技术成熟度不断提高。随着越来越多锂电储能系统的部署，安全事故的风险也随之增加，尤其是电池热失控导致的安全事故频发引起了人们的重视和担忧。2019 年，国家电网有限公司发布《关于促进电化学储能健康有序发展的指导意见》，意见强调要严守储能安全红线。不仅如此，锂等元素昂贵，地壳中含量少且分布极不均匀，对于长期规模化应用而言可能会成为一个重要问题。钠元素和锂元素有相似的物理化学特性，且在地壳中储量丰富，资源分布广泛，因此发展针对规模化储能应用的储能钠电池技术具有重要的战略意义，近年来得到研究者的广泛关注。已经在储能领域规模化应用的钠电池体系主要包括两种，即基于固体电解质体系的高温钠硫电池和钠 – 金属氯化物电池体系。它们的负极活性物质均为金属钠，更准确地被称为钠电池。钠离子电池通常指有机体系钠离子电池，由于其技术水平提升较快，成为极有前景的储能电池之一。目前全球从事钠离子电池工程化的公司已有 20 家以上。最近，中国科学院物理研究所与中科海钠科技有限责任公司联合推出的 1 MWh 钠离子电池光储充智能微网系统在山西太原投入运行。宁德时代新能源科技有限公司（CATL）近期也发布了他们的第一代钠离子电池，能量密度达到 160 Wh/kg。然而钠离子电池尚未在储能产业上大规模推广，其应用优势有待验证。水系钠离子电池具有环保、低成本、制造方便、安全性好、易回收等优点，但是存在电压窗口较低、电极材料副反应等严重影响寿命的问题。因此，本文主要针对大规模储能用安全性改善的钠硫电池和钠 – 金属氯化物电池储能钠电池体系进行综述和研究。二、储能钠电池技术概述（一）钠硫电池钠硫电池是一种基于固体电解质的高温二次电池，它以钠作为阳极，以渗入碳毡中的硫作为阴极，传导钠离子的 β"- 氧化铝陶瓷在中间同时起隔膜和电解质的双重作用。它的电池形式为（–）Na（l） | β"-Al2O3 |S/Na2Sx（l）|C（+），其中 x=3~5，基本的电池反应是：2Na+xS ←→ Na2Sx。电池的工作温度控制在 300~350 ℃，此时钠与硫均呈液态，β"- 氧化铝具有高的离子电导率（~0.2 S/cm），电池具有快速的充放电反应动力学。钠硫电池以 Na2S3 为最终产物的正极理论比容量约为 558 mAh·g–1，在 350 ℃的工作温度下具有 2.08 V 的开路电压。钠硫电池一般设计为中心负极的管式结构，即钠被装载在陶瓷电解质管中形成负极。电池由钠负极、钠极安全管、固体电解质（一般为 β"- 氧化铝）及其封接件、硫（或多硫化钠）正极、硫极导电网络（一般为碳毡）、集流体和外壳等部分组成。通常固体电解质陶瓷管一端开口一端封闭，其开口端通过熔融硼硅酸盐玻璃与绝缘陶瓷进行密封，正负极终端与绝缘陶瓷之间通过热压铝环进行密封。钠硫电池拥有许多优良的特性：①比能量高。目前，钠硫电池的实际能量密度已达到 240 Wh/kg 和 390 Wh/L 以上，与三元锂离子电池相当。②功率密度高。用于储能的钠硫单体电池功率可达到 120 W 以上，形成模块后，模块功率通常达到数十千瓦，可直接用于储能。③长寿命。电池可满充满放循环 4500 次以上，寿命为 10~15 年。④库伦效率高。由于采用固体电解质，电池几乎没有自放电，充放电效率约为 100%。⑤环境适应性好。由于电池通过保温箱恒温运行，因此环境温度适应范围广，通常为–40~60℃。⑥电池运行无污染。电池采用全密封结构，运行中无振动、无噪声，没有气体放出。⑦电池原料成本低廉，无资源争夺隐患，结构简单，维护方便。（二）钠 – 金属氯化物电池钠 – 金属氯化物电池（也称 ZEBRA 电池）可与钠硫电池统称为钠-beta 二次电池，其结构与钠硫电池类似，负极是液态的金属钠，β"-Al2O3 陶瓷作为固态电解质，不同的是，ZEBRA 电池工作温度略低，为 270~320℃，正极部分由液态的四氯铝酸钠（NaAlCl4）辅助电解液与固态的金属氯化物组成，其中氯化镍的应用研究最为广泛。钠 – 氯化镍电池的基本电池反应是：2Na+NiCl2 ←→ 2NaCl+Ni， 300 ℃下开路电压为 2.58 V。与钠硫电池类似，钠 – 金属氯化物电池同样具有长寿命、库仑效率高、环境适应性好、无污染运行等特点。钠 – 金属氯化物电池的实际比能量偏低，为 110~140 Wh/kg，但仍是铅酸电池的 3 倍左右，而且还具有其他一些值得关注的优良特性：①高安全性。钠 – 金属氯化物电池具有短路温和放热和过充过放可逆等特点，确保电池在电气和机械滥用时的高安全性。②无钠组装。电池以放电态组装，仅在正极腔室装填金属粉体、氯化钠和电解液，制造过程安全性高。③高电压。开路电压较钠硫电池提高 20% 以上。④维护成本低。电池内部短路时特有的低电阻损坏模式大大降低了系统的维护成本。（三）储能钠电池生产制造的核心技术高温钠硫电池电芯的核心技术包括了 β"- 氧化铝精细陶瓷的烧制、电池密封技术、负极润湿保护管设计、正极外壳防腐蚀和正负极装填技术等。首先，β"- 氧化铝精细陶瓷的质量和一致性深刻影响电池的电化学性能和安全特性，是最为关键的一环。其次，任何一个密封部件的损坏都会导致正负极材料的蒸汽直接接触而发生反应，因此电池密封技术成为钠硫电池的核心技术之一。再次，熔融硫和多硫化钠对金属具有强腐蚀性，因此包括作为正极集流体的外壳在内的接液部件的防腐蚀技术也是钠硫电池实用化的关键。最后，电池正负极的有效装填及其与固体电解质之间界面的润湿层设计是电池高性能运行的必备要素。相对于钠硫电池，钠 – 氯化镍电池电芯无须对外壳进行防腐蚀处理，但是正极长循环稳定技术成为电池的核心技术之一。高温钠电池模组的核心技术包括了绝热保温箱技术、模组热管理技术、模组内 / 间阻燃技术以及电池管理系统与保护电路设计等。电池的高温运行环境对电池保温箱提出了较高的要求。绝热保温箱技术一方面需要保证电池在待机时的低电耗，另一方面还要保证保温箱轻量化，以提升电池整体的能量密度。由于电池放电模式下的化学反应为放热反应，此时模块内部将出现 22~35 ℃的升温，而充电过程中温度会下降到待机水平。长时间的升降温循环不仅考验电池密封材料的热机械性能，还对模块的热管理提出了快速响应的要求，否则可能造成温度无法及时复原。另外，模组内 / 间防火技术以及电池管理系统与保护电路设计对电池的长期安全运行也具有重要意义。三、储能钠电池的应用需求储能钠电池可针对极端环境（如高热、高寒、高盐腐蚀等）下的风能、太阳能等可再生能源发电企业配套大容量、安全可靠的储能系统；为载人潜艇、陆军战车、水下平台等提供动力，服务国防科技事业；为第五代移动通信技术（5G）通信基站、数据中心等室内用电大户提供备用电源，为国家的节能减排事业及“碳中和”战略做出贡献。储能钠电池的应用领域为锂离子电池技术提供有益补充，其主要的应用场景如下。（一）极端环境应用随着全球气候变暖，国内外 50 ℃以上的极端高温天气频繁，亚热带和热带地区更是如此。电池的高温运行需求逐渐受到重视。油气勘探的井下温度可超过 170 ℃，能耐受如此高温的电池很少，目前井下仪器的电能供应采用的是锂一次电池。军用电池需要适应多种恶劣的应用环境，被要求在 –50~70 ℃的温度范围内正常工作。作为下一代无线通信体系的重要组成，高空平台通信系统是位于平流层的高空平台向上连接卫星、向下连接低空无人机和地面节点，作为空中基站或中继节点，提供快速、稳定、灵活的应急通信系统。高空平台通信系统运载器是一个保持在 20 km 高度并停留 5 年时间的静止平台。运载器所需能源由太阳能电池板提供，对其所搭载的储能电池要求高比能（>110 Wh/ kg）、性能的高可靠性和稳定性（>5 年寿命和性能降低 <10%）和超低温运行（–55℃）。另外，海岛、近海等高盐雾环境也限制了大量电池体系的应用。研究表明，锂离子电池在无人机上的应用受到高低温环境的极大限制。电池正常使用温度范围是 –15~50 ℃。低温条件下，锂离子电池面临的锂枝晶问题和离子扩散迟缓问题会更加严重，高温条件则会加速锂离子电池阴极固液界面的副反应和电解液退化，引发严重的热失控。事实上，传统的液体电解质基二次电池难以满足极端高低温应用需求。具有较高的能量密度、10 年以上运行寿命和对环境温度不敏感等特性的固体电解质基钠硫电池和钠 – 氯化镍电池则被证明非常适合极端高低温的应用场景。在热带沙漠气候的阿拉伯联合酋长国，钠硫电池被认为是比锂离子电池更优异的储能技术。在日本，钠硫电池被选择成为火箭发射场的备用电源。ZEBRA 电池作为高低温下可靠耐用的二次电池，目前已成为井下设备电源的优选方案，同时也针对高空平台通信系统运载器开展应用示范。（二）高安全应用高安全应用场景指发生安全事故时难以止损或事故代价大的应用场景。近年来，随着大数据、物联网、云计算等技术的发展，大型数据中心的建设速度激增，运营规模也越来越大。然而，一方面，数据中心需要大量的电能来维持正常运营，电力成本成为数据中心的重要成本组成。通过智能微网的建设来降低能耗已成为各大数据中心运营公司降本增效的重要途径。另一方面，数据中心需要配备非常安全可靠的备用电源以应对不时之需。大型数据中心等室内储能或备用电源高安全应用场景对其储能系统的安全性提出了更高的要求。交通运输领域的危化品运输车、地下装载机等交通工具以及水下应用领域的载人潜水器、深海平台用电源等也对电源安全性提出了更高的要求。ZEBRA 电池作为一种电化学本征安全的电池体系，在高安全要求的领域具有其独特优势。它曾被选为英国和北约 LR7 型深潜救生艇的动力电源。2013 年，通用电气有限公司（GE）生产的 ZEBRA 电池成功地为 Coal River Energy 公司位于美国西弗吉尼亚州明矾溪的采矿铲车提供动力支撑。在储能安全越来越受重视的今天，ZEBRA 电池体系将会有更大的发展空间。（三）长时储能长时电化学储能能够更加灵活地以半天甚至几天的时间跨度来管理风能和太阳能的间歇性，将可再生能源转化为全天候资源，为无碳电网铺平道路。随着可再生能源份额的增长，更大的挑战将是在数周或数月的时间跨度上消除可再生能源产量的可变性。发展长时储能技术势在必行。近年来，锂离子电池在新型储能建设中占据绝对主导地位，但它们的供电持续时间很少能超过 4 h。虽然锂离子电池在技术上可以实现更长时间的放电，但是出于资源稀缺和安全性的考虑，将它用于长时储能的成本通常高于它的价值。钠硫电池已在全球范围内提供容量超过 540 MW/3780 MWh 的储能系统，显示了有效的调峰、负载均衡和节能减排的能力，被认为是最有效的额定输出 6 h 以上的长时电化学储能电池之一。同时，钠硫电池具有模块化扩展的特性，有潜力提供 8 h 以上或更长时的供电系统。意大利非凡蓄电池公司（FIAMM）生产的 ZEBRA 电池在欧洲的意大利、法国以及南美洲的圭亚那等地区部署了多个兆瓦级的储能电站。这些电站的运行情况证实用于大规模电化学储能的高安全性钠 – 氯化镍电池技术已经成熟。四、储能钠电池的国内外发展与应用现状（一）钠硫电池在国内外的发展与应用现状虽然钠硫电池早期在国内外航空航天和电动汽车等领域开展应用示范，但是钠硫电池的储能商业化运作始于 1983 年日本碍子株式会社（NGK 公司）和东京电力公司的合作，开发用于静态能量存储的钠硫电池储能系统。2002 年，NGK 公司正式量产钠硫电池，并通过东京电力公司开发储能系统投入商业运行，目前在全球运行了超过 200 个储能电站项目，4 GWh 以上的钠硫电池储能系统。然而， 2011 年 9 月，东京电力公司为三菱材料株式会社筑波厂安装的钠硫电池（NGK 生产）系统发生火灾，这一事件在一定程度上造成了业界对于钠硫电池安全性的担忧。其后，NGK 先对正在运行的钠硫电池电站的模组和系统进行安全隐患维护，并对新生产的电池在电芯层面和模块层面同时采取了多种提高安全保障的新措施。通过采取一系列应对举措后，从 2013 年开始，NGK 生产的钠硫电池在日本、阿联酋和欧洲等国家和地区持续有大型储能项目上线。2016 年 3 月，NGK 公司和九州电力株式会社共同推出的 50 MW/300 MWh 钠硫电池储能系统改善电力供需平衡的示范项目开始运行，是当时全球最大的大容量储能电站（见图 1a）。2019 年，NGK 在阿布扎比酋长国完成的一个项目使用了 108 MW/648 MWh 的钠硫电池储能系统，持续放电时间达 6 h。图 1b 显示的是应用于意大利南部高压电网的 34.8 MW 钠硫电池储能电站的局部照片。在意大利，钠硫电池的电芯和模块经过了严谨的风险评估，包括内源性短路和外源性火灾、地震、洪水、直接和间接闪电、蓄意破坏、高空坠落等滥用场景。评估结果显示，经过安全性提升的钠硫电池技术具有较高的安全可靠性。图 1 钠硫电池储能系统 / 电站的商业应用实例近些年，钠硫电池技术在日本以外的其他国家也得到了应用研究和推广，包括美国、中国、韩国、瑞士等。2006 年，由中国科学院上海硅酸盐研究所（SICCAS）与上海电力公司合作开展用于大规模储能应用的钠硫电池研究。SICCAS 开发的 30 Ah 和 650 Ah 两种规格钠硫单体电池具有良好的循环稳定性，寿命超过 1200 次。此后，一条年产能 2 MW 的 650 Ah 单电池中试生产线建成。2010 年上海世界博览会期间，中国科学院上海硅酸盐研究所和上海电力公司合作，实现了 100 kW/800 kW 钠硫电池储能系统的并网运行（见图 1c）。2011 年 10 月，上海电气集团与中科院上海硅酸盐研究所以及上海电力公司签订合资合同，成立上海电气钠硫储能技术有限公司，开始钠硫电池的产业化开发。2015 年，上海钠硫电池储能技术有限公司在崇明岛风电场实现了兆瓦时级的商业应用示范（见图 1d）。中科院固体物理研究所近年也突破了 β-Al2O3 陶瓷的制备技术，掌握了陶瓷烧结、陶瓷玻璃封接、金属与陶瓷连接等核心技术，目前处于钠硫电池组研制的中试阶段。除此之外，韩国浦项产业科学研究院（RIST）针对平板和管式钠硫电池进行较为系统的工程化开发。RIST 从 2005 年开始申请钠硫电池材料与制造的专利，目前持有 53 项以上相关有效专利。（二）钠 – 金属氯化物电池在国内外的发展与应用现状美国通用电气有限公司于 2007 年购买了英国 beta R & D 公司的 ZEBRA 电池技术，建立 “Durathon”电池品牌，经过 11 年研发，投入资金超过 4 亿美元。早期主要面向车用，图 2a 为装载 Durathon 动力电池的矿车。目前 GE 在全球多个国家和地区的电网和电信领域运行了总计 15 MW 以上、30 余个 ZEBRA 电池储能项目。图 2d 分别为 Durathon 扩展储能系统。2017年1月，超威电池与 GE 开展技术合作，合资成立浙江绿能（安力）能源有限公司，进军国内储能电池市场。2010年，与 GE 拥有同一技术源头的 MESDEA 公司和 FIAMM 成立新公司 FZ SONICK SA，并推出了 SONICK 商标的 ZEBRA 电池，主要应用在电动车、备用电源等领域。2015 年，FZ SONICK 的 ZEBRA 电池储能解决方案被德国航空和运输领域的跨国公司庞巴迪公司选中，为 Innovia Monorail 300 平台列车项目提供备用电源服务。图 2b 和图 2e 分别为 SONICK 电池应用于微网储能及其储能单元的情况。FZ SONICK 还为萨沃纳大学校园提供了智能电网储能系统。从2016年开始，德国弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统研究所（IKTS）也在 ZEBRA 电池上持续投入。2019年3月，欧洲储能展会上，IKTS 展示其最新开发的“Cerenergy” 陶瓷钠 – 氯化镍高温电池。该型号的钠镍电池容量为5kWh，由 20 个单电池组成，每千瓦时成本将低于 100 欧元。2015年11月，作为 SunShot 聚光太阳能发电阿波罗计划的子计划，美国能源部提供犹他州盐湖城 Ceramatec 公司和乔治亚技术研究所总计 234.878 万美元经费支持，重点开发聚光太阳能高温熔盐钠盐蓄电模块，预计实现 92% 以上的蓄电效率目标。同时，美国西北太平洋国家实验室在美国能源部支持下持续开展平板型钠盐电池的产业化研发。在国内，从2014 年开始，中国科学院上海硅酸盐研究所在前期钠硫电池和钠镍电池的研发基础上，开展钠镍电池产业化的推进工作。2017 年，中国科学院上海硅酸盐研究所参股成立上海奥能瑞拉能源科技有限公司，开展钠镍电池产业化开发。如图 2c 和图 2f，目前该公司已完成年产100MWh 的钠镍电池工厂的全线调试，进入第一代产品的试生产阶段。图 2 钠 - 金属氯化物电池储能产品及其商业应用实例五、我国储能钠电池发展面临的挑战储能钠电池在电力系统和电信系统具有极大的应用优势，并得到全球储能市场的普遍认可，但是由于其技术难度大，目前储能钠电池的成熟技术在全球范围内仅由日本 NGK、美国 GE、意大利 FIAMM 等几家企业掌握，我国储能钠电池的发展还面临以下诸多挑战。（一）储能钠电池技术几乎被国外垄断近年来，中国科学院上海硅酸盐研究所在储能钠电池的相关领域开展了技术革新和示范应用，基本掌握了钠硫电池和钠镍电池的全套技术，形成了具有自主知识产权的储能钠电池完整技术路线，但是总体而言，我国自主知识产权储能钠电池的技术成熟度不高，规模化生产设备需要高代价的定制，尚未形成储能钠电池的成熟产品体系。超威集团引进美国 GE 的成熟技术，进行储能钠电池国产化的尝试也尚未在国内外市场打开局面，根本原因是我国储能钠电池的发展目前仍然只能依赖和引进日本和美国公司的技术，尚不具备独立开发新一代储能钠电池的能力，技术革新的速度无法应变市场的需求。（二）储能钠电池上下游产业链供给不足导致高成本储能钠电池的高温技术瓶颈极大地限制了涉足储能钠电池开发的研究院所和企业的数量，导致储能钠电池在产业链的推动上困难重重。经过测算， 1 GWh 钠 – 氯化镍电池生产线上生产电池的成本约为 1050 元 / 度电，当生产线产能提高至 10 GWh，电池成本可降至 800 元 / 度电以下。然而，目前储能钠电池的生产规模不足以带动上下游产业链的快速发展。NGK、GE 等公司同样面临电池成本偏高的困境。对我国而言，储能钠电池中钠硫电池的含耐腐蚀涂层的集流体外壳等零部件、钠 – 氯化镍电池的关键原材料 T255 镍粉（英国 Inco 公司）还依赖进口，国产化替代方案缺失。储能钠电池的中温运行环境对保温箱等下游供应的要求较高，但我国尚没有类似产品开发。储能钠电池上下游产业链供给不足成为推动储能钠电池技术发展和成本降低的一大障碍。（三）储能钠电池的评估检测标准和评估平台缺失1998 年，美国能源部国家可再生能源实验室就钠盐电池的健康状态、滥用安全特性和回收处理办法出具了说明书式的研究报告。2017 年， FIAMM SoNick 公司根据美国标准 UL 9540A 对 ZEBRA 电池产品进行了安全性测试，从单芯、模组和电池单元架三个层面进行了系统的安全性能评估。2018 年，电气与电子工程师协会（IEEE）出台了编号为 IEEE Std 1679.2—2018，标题为“静态储能应用中钠 -beta 电池的表征和评估指导”的指导性标准。该标准为静态储能应用的用户评估钠 -beta 电池的性能、安全性，以及进行合格评估测试和监管等问题提供了指导。这些研究报告和标准的建立很大程度上促进了美国和欧洲等国家和地区储能钠电池的规范化和市场化。由于我国储能钠电池的产业化处于初级阶段，相关评估检测标准缺失，相应的评估平台和评估机构尚不支持储能钠电池的性能和安全性评估，这也成为储能钠电池产业大步推进的障碍之一。六、对策建议（一）支持储能钠电池相关材料科学的研发和工程化技术攻关从国外的发展经验来看，储能钠电池最初的很多成果出自国家能源部门或能源用户部门牵头组织的应用研发和技术攻关。2020 年 1 月，教育部、国家发展和改革委员会、国家能源局联合制定了《储能技术专业学科发展行动计划（2020—2024 年）》（简称《行动计划》），旨在立足储能产业发展重大需求，统筹整合高等教育资源，加快发展储能技术学科专业，加快培养储能领域“高精尖缺”人才，破解共性和瓶颈技术，增强产业关键核心技术攻关和自主创新能力，以产教融合发展推动储能产业高质量发展。《行动计划》将为储能行业的发展注入强大的动力。提升我国自主知识产权储能钠电池的技术成熟度同样需要重视相关基础材料的研发，更重要的是从战略层面组织有研发基础的优质企业和科研院所合作开展工程化技术攻关，提供相关项目支撑，集中精力解决储能钠电池中存在的“卡脖子”问题和推进储能钠电池在国外经验基础上的升级换代，以期在短期内实现我国储能钠电池技术体系的成熟化发展。（二）推动储能钠电池相关上下游产业的聚集发展产业规模是储能钠电池发展的关键因素，形成一定体量的产业集群对于降低储能钠电池的制造成本，提高储能钠电池的市场竞争力至关重要。在提升储能钠电池的技术成熟度的中后期，储能钠电池相关上下游产业的聚集发展是储能钠电池真正走向应用市场的关键一环。引导社会资本，围绕技术创新链布局产业链，加强技术、资本与产业的融合，通过产业链合作及协同，提高资源利用效率，提升储能钠电池的市场竞争力。大型储能钠电池示范项目的规划和实施是推动相关上下游产业发展的一个契机，有望使我国储能钠电池的发展驶入良性循环的快速通道。（三）建立健全储能钠电池的相关标准以及推动高温钠电池评估平台的建设2018 年以来，国内外频发的起火事故给正在起步的储能产业浇了一盆冷水，也让储能的安全问题成为舆论焦点。有业内专家认为，储能事故并非是一个简单的技术问题，更多是标准的问题。标准是技术发展的总结，也需要政策法规从上而下的引导。国家能源局会同其他主管部门曾多次发文，力推储能标准化工作，要求建立起较为系统的储能标准体系。储能钠电池作为新型的储能技术，相关标准缺失的问题尤为突出，迫切需要建立健全相关检测和评价标准。如果我国以出台储能钠电池的相关行业标准，甚至能够出台发布国家标准，相信能在很大程度上推动储能钠电池的商业化发展。认证机构基于相关标准可以推动高温钠电池评估平台的建设，从而从政策上督促储能钠电池开发市场标准化、规范化，为其大规模应用、顺利与应用市场接轨打下坚实基础。

2021/11/02 作者: 胡英瑛吴相伟温兆银侯明衣宝廉详情

宁德时代2023年实现批量生产，钠离子电池：姗姗来迟、正待起跑

7月29日，宁德时代举办了钠离子电池线上发布会。作为动力电池行业的引领者，宁德时代的一举一动都格外引人关注。此次宁德时代高调发布钠离子电池，随之而来的评价不一。有人表示，它将引领新的“风口”，促进多元化技术路线发展；有人认为，这里面或也涉及对资本市场的考量。计划2023年批量生产事实上，锂离子电池并非电池领域的新技术，早在上世纪80年代，其与锂离子电池就同时进入了科研人员的视野。在多重因素作用之下，锂离子电池得以大规模发展，并从消费电子逐步走向动力电池领域。“当时，钠离子电池的优势不突出，所受关注也并不高。”一位不愿透露姓名的业内人士对《中国汽车报》记者表示，随着电池技术的发展，钠离子电池近10年来取得了较大进步。比如，2018年，中科海钠就推出了首款钠离子电池低速电动车。据了解，宁德时代此次推出的钠离子电池优势比较明显。首先是取得了能量密度的重要突破。一般认为，钠离子电池能量密度为90～150Wh/kg，而宁德时代产品的电芯单体能量密度高达160Wh/kg，并计划将下一代钠离子电池的能量密度提高到200Wh/kg。目前，国内两家龙头企业中科海钠、钠创新能源的钠离子电池能量密度分别为135Wh/kg和120Wh/kg，英国Faradion公司产品的能量密度为140Wh/kg。第二是改善快充性能。宁德时代钠离子电池常温下充电15分钟，电量可达80％以上。第三是低温性能优异。在零下20℃的低温环境中，宁德时代钠离子电池也能拥有90％以上的放电保持率，系统集成效率可达80％以上。当前，钠离子电池仍处于产业化初期，动力电池企业纷纷布局相关技术与产能。宁德时代方面表示，计划2023年基本形成钠离子电池产业链。华阳股份今年4月发布公告称，全资子公司新阳能源拟投资新建“钠离子电池正极材料千吨级生产项目”、“钠离子电池负极材料千吨级生产项目”两个项目，总投资合计1.4亿元。英国FARADION公司、日本松下、丰田等国外企业也都在进行产业化探索。目前，全球开展钠离子电池业务的公司达20多家。广发证券的相关研究数据显示，2025年，国内钠离子电池潜在应用场景需求量为123GWh，以磷酸铁锂电池价格计量，对应537亿元左右的市场空间。为何此时“杀出重围”？在采访中，业内人士纷纷表示，在锂资源紧张与原材料涨价的大背景下，宁德时代推出钠离子电池恰逢其时。“目前，整个动力电池产业链都面临依赖锂资源进口的挑战，如果在钠离子电池上有所突破，将有效降低对锂资源进口的依存度。宁德时代在动力电池领域具有较高的代表性，其发布钠离子电池会提高整个行业对此的关注度，应该说起到了一个较好的带头作用。”中国汽车动力电池创新联盟副秘书长马小利在接受记者采访时表示，宁德时代对动力电池研发体系的布局很全面，一直在进行技术创新，此次推出新品说明在某些方面实现了对钠离子电池的技术突破。资料显示，我国80％以上的锂原料依赖进口，而且其不断攀升的价格也让行业承压明显。相比之下，钠资源储量非常丰富，而且提炼简单。据中科海钠测算，受益于更低的材料成本，钠离子电池较锂离子电池成本通常低30％～40％。“如果钠离子电池的产量达到一定规模，其成本有望降到磷酸铁锂电池的水平甚至更低。”马小利说。新能源和智能网联汽车独立研究员曹广平认为，宁德时代推出钠离子电池的大背景在于：“双碳”趋势需求下，全球锂资源有限，钠资源是较大补充。新能源汽车、电力储能、5G基站备用电源以及两轮电动车的快速发展，拉动锂电池需求飙升，造成了原材料（预期）涨价等市场供需不平衡的情况。除此之外，北方工业大学汽车产业创新研究中心研究员、汽车分析师张翔还补充道，作为上市公司，宁德时代推出钠离子电池或有资本市场方面的考量。此前，宁德时代将发布钠离子电池的消息一经发布，直接拉动其股价上涨。7月29日，宁德时代股票上涨6.05％，7月底市值达1.28万亿元，环比上升2.99％。同时，钠离子电池概念股也一路跟涨。7月29日，盛弘股份、湘潭电化、科瑞技术涨停，海目星、机器人等纷纷跟涨；7月30日早盘，钠离子电池概念股再现大涨，天能股份以20％的涨幅涨停。将成为动力电池补充路线在马小利看来，钠离子电池可以作为当前动力电池技术路线的补充，不过要想大规模商业化仍需跨过诸多挑战。比如，钠离子电池本身自重较重，作为动力电池还要在能量密度上实现突破。此外，钠离子电池的正负极、电解液等材料供应也尚未形成规模。“钠离子电池产业的发展需要下游市场的拉动，同时也应给予宁德时代等勇于实现技术突破的企业鼓励和认可。”她说。张翔告诉记者，钠离子电池最大的“硬伤”还是能量密度较低，达不到目前新能源汽车补贴的要求，因此在市场推广上具有一定的难度。另外，钠离子电池尚未实现商业化，许多数据仍来自实验室，技术待进一步发展和成熟。据介绍，宁德时代在电池系统集成方面开发了“AB电池解决方案”，即锂离子电池与钠离子电池混合共用，并进行不同电池体系的均衡控制，以此弥补钠离子电池在现阶段的能量密度短板，同时发挥出电池系统高功率、低温性能的优势。有业内人士指出，目前，钠离子电池非常适合的应用场景包括两轮车和储能领域。相对而言，铅酸电池寿命短、污染大，因此钠离子电池有望逐步实现对其的替代。中信证券的研报显示，在能源变革的大时代下，钠离子电池在资源丰富度、成本方面优势明显，未来几年随着产业投入的加大，技术走向成熟、产业链逐步完善，有望在储能等领域实现商业化应用，在一定程度上形成对锂离子电池、铅酸电池等成熟储能技术的补充。“只要有市场需求的电池，就有存在与发展的意义。”马小利强调。曹广平也表示，每一种电池都有自己的技术特点，而每一个应用领域又对电池提出了不同的技术要求。总体来看，未来行业将出现多种电池技术路线并行发展的局面。对于钠离子电池来说，其商业化前景还要综合考量技术突破、工艺难题攻克及综合性价比等方面的进展。政策层面也明确了未来钠离子电池在储能领域的发展方向。7月15日，国家发展改革委、国家能源局发布了《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，提出加快飞轮储能、钠离子电池等技术开展规模化试验示范，以需求为导向，探索开展储氢、储热及其他创新储能技术的研究和示范应用。行业人士认为，钠离子电池未来有望加快应用于电网侧、用电侧和发电侧储能。

2021/08/16 作者: 赵玲玲详情

钠离子电池时代要来了？

在智能物联网时代，大量的智能设备需要电池，从智能手机、智能手表、笔记本电脑到新能源汽车等，电池的续航时间、充电快慢、环境适应性等成为智能设备竞争的重要维度，目前在消费电子市场和新能源汽车市场锂离子电池处于“一统江湖”的主流地位。现在这样的格局有可能要发生改变了。7月29日，宁德时代创始人曾毓群在网上正式发布钠离子电池，并表示宁德时代钠离子电池具备低温性能、快充性能以及更强的环境适应性，未来将与锂电池共存发展。钠离子电池的时代要来了吗？钠离子电池有哪些特性？又将带给智能设备世界怎样的电力“动力”？每一种新技术能够得以生存并快速发展，都是因为拥有了比现存市场技术更优的差异化特点，这个定律放之四海。从目前来看，钠离子电池与锂离子电池的差异化在于低温性能和快充方面。按照宁德时代研究院副院长黄起森介绍，目前宁德时代开发的第一代钠离子电池，电芯单体能量密度为160Wh/kg，在当前处于全球最高水平；在常温环境下下充电15分钟，电量可达80%；即便是在-20°C的低温环境下，放电保持率仍然高达90%以上；同时，在系统集成效率上，可以达到80%以上；具有优异的热稳定性，并且超越了国家动力电池强标的安全要求。“总体来看，第一代钠离子电池的能量密度略低于目前的磷酸铁锂电池，但是在低温性能和快充方面具有明显的优势。特别是在高寒地区，高功率应用场景。” 黄起森说。其实，钠的化学性质，电池工作原理都和锂非常相似，在化学元素周期表中，钠元素与锂元素为同一主族，物理化学性质极为相似。甚至钠离子电池和锂离子电池连“命运改变人”都是同一“群族”，2019年诺贝尔化学奖颁给了美国的迈克尔·斯坦利·惠廷汉姆、约翰·班尼斯特·古迪纳夫以及日本吉野彰三位化学家，奖励他们“在发明锂电池过程中做出的贡献”。事实上，钠离子电池也是惠廷汉姆研发的，只是锂电池各方面优势突出并且发展神速，因此钠离子电池在商业上没有大规模普及。锂在电势、原子量、离子半径等基本性质上，相对而言都是比钠更好的材料。锂的原子量更低、离子半径更小，锂的理论质量比容量是钠的3.3倍，锂的理论体积比容量是钠的1.8倍；且锂的电位更高，比钠高出12%，锂材料的电池更具竞争优势。因此锂离子电池也更早大规模商业化。最近几年，钠离子电池之所以被高度关注，有几个关键原因，一是从总量上看，因为钠储藏量要比锂丰富，具有更好的发展可持续性。目前地壳中钠储量达2.74%，而锂储量仅为0.0065%，是锂资源的440倍，而且锂离子电池回收经济价值低。钠离子电池活性材料中不含昂贵的钴，使其具有更强的可持续性。二是从地区分布上，各个区域的锂储藏也不均匀。我国仅拥有世界锂资源储量的5.93%，锂矿大多位于青藏高原地区，开采难度大，致使我国锂矿对外依存度高。钠离子电池对我国减少锂资源对外依存度具有重要战略意义。三是钠资源提炼相当简单，钠离子电池大规模商用后，具有较大的成本优势。事实上，钠离子电池应用前景广阔，在电动车市场上，钠离子电池具有低成本、低能量密度、安全性强等特性，是铅酸电池更好的替代品。而且随着可再生能源大批量上网，电网侧与发电侧对储能的需求愈发强烈，为钠离子电池市场化应用提供土壤。目前来看，钠离子电池产业化商处于初级阶段，面临的主要挑战是成本优势不明显、工艺和产业链不成熟、核心电极材料和电解液规模化供应渠道缺失、缺少电池相关标准化等。不过，分析机构认为，钠离子电池具备产业化快速提升的潜力。钠离子电池与锂离子电池生产线、制作工序相似，随着锂电和上游材料企业入局，产业化进程会大幅提速。目前中国大约有20多家企业从事钠离子电池研发及上下游配套包括宁德时代、中科海纳、容百科技、深圳比克电池、欣旺达、华阳股份、沧州明珠、恩捷股份、中材科技、璞泰来等。相对于其他企业，据宁德时代透露其已解决了材料在循环过程中容量快速衰减这一世界性的难题，而宁德时代之所以能够解决这个难题，得益于模拟计算和设计仿真。据介绍宁德时代构建了高通量材料集成计算平台，在原子级别上对材料进行了模拟计算和设计仿真，对材料表面进行重新设计，解决了材料在循环过程中容量快速衰减的问题，使新材料具备了产业化的条件。按照黄起森介绍，在正极材料方面，宁德时代采用了克容量较高的普鲁士白材料，创新性地对材料体相结构进行电荷重排，解决了普鲁士白在循环过程中容量快速衰减这一核心难题；在负极材料方面，宁德时代开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料，其具有克容量高、易脱嵌、优循环的特性；在电解液方面，宁德时代还开发了适配钠离子电池正极负极材料的新型独特电解液体系；在制造工艺方面，钠离子电池可以与目前的锂离子电池制造工艺和设备相兼容。宁德时代在发布会上透露，目前公司已经开始进行钠离子电池产业化布局，计划是到2023年要能形成基本产业链。分析机构的预测是在未来3~5年，钠离子电池产业链会基本形成，钠离子电池相关工艺、相应的电池管理系统、相关技术体系也会趋于成熟。

2021/08/05 作者: 李佳师详情

2020年以来主要液流电池签署项目汇总

新型储能政策推动液流电池进入商业化前期，国内装机规模未来2年有望实现成倍增长，并在大规模可再生能源并网与电网调峰领域率先爆发。2021年以来，锂离子电池上游原材料价格暴涨与产能紧缺，暴露出过度依赖单一技术路线的风险：锂电池下游需求快速释放造成上游价格上升，产能供应不足，导致储能与电动车、两轮车、智能家居等下游“抢电池、抢原料”的情况发生。另外，储能锂电池产品寿命不长、火灾爆炸等事件时发等问题也影响了锂电池储能产品的应用。2021年7月，国家发改委和能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，文件提出要坚持储能技术多元化，推动锂离子电池等相对成熟新型储能技术成本持续下降和商业化规模应用，实现液流电池等长时储能技术进入商业化发展初期。液流电池等新型储能电池的政策春天正逐步来临。液流电池在大规模储能的优势：超长循环寿命、高安全稳定性、绿色环保液流电池通过不同电解液离子相互转化实现电能的储存和释放。与传统二次电池相比，其电极反应过程无相变发生，可以进行深度充放电，能耐受大电流充放。与其他电化学储能技术相比，液流电池最突出特点就是循环寿命特别长，最低可以做到10000次，部分技术路线甚至可以达到20000次以上，整体使用寿命可以达到20年或者更长时间。其次，液流电池的储能活性物质与电极完全分开，功率和容量设计互相独立，便于模块组合设计和电池结构放置；储存于储罐中的电解液不会发生自放电；电堆只提供电化学反应的场所，自身不发生氧化还原反应；活性物质溶于电解液，电极枝晶生长刺破隔膜的危险在液流电池中大大降低；同时流动的电解液可把电池充电/放电过程产生的热量带走，避免由于电池发热而产生的电池结构损害甚至燃烧；最后，液流电池的电解液可以实现回收再利用，相比铅蓄和锂离子电池，不会对环境造成污染。产品分类看，液流电池按照电解液体系的不同可分为全钒、铁铬、锌溴等不同技术路线。全钒液流电池是目前商业化最为成熟的液流电池路线。首先，全钒液流电池经过多年示范考核，其大规模储能的工程效果已得到充分的验证，其他路线由于示范时间短，仍需要经历较长的验证周期；相比铁铬等技术路线，全钒液流电池的电解液、隔膜、膜电极等原材料供应链已经初步成型，国产化进程不断加快，已能够支撑起开展百兆瓦级的项目设计与开发，其产业配套更加成熟；最后，全钒液流电池系统（10MW-4小时储能配置）的单瓦时成本已经能够控制在2-3元的水平，已经具备初步商业化应用的条件。铁铬液流等路线虽然具备更大的降本空间，但从技术瓶颈突破、产业链培育和产能建设的进度看，未来五年其他液流电池路线的成熟度和成本水平仍难与全钒液流电池相媲美。液流电池与其他电化学电池技术对比资料来源：公开资料，高工产研新能源研究所（GGII），2021年10月综上，液流电池是更适合大规模、长时间储能场合的储能电池技术路线。从产业配套成熟度看，全钒液流电池将是未来五年主流的液流电池技术路线。随着装机规模的快速提升，液流电池的储能性能优势将会越发突出。2020年以来市场回顾：签订项目数创新高，产业链企业扩产加速需求端看，目前液流电池电化学储能装机量占比偏低，无论是全球还是中国，比例均低于1%。但2018年以来液流电池签订项目数和装机项目数均创新高，市场热度明显提升。以国内为例，根据不完全统计，仅从2021年到2021H1，国内规划的液流电池装机量超过6GW，容量超过20GWh。预计2022-2023年该批项目将会密集投运，整体规模将在2021年的基础上翻番，届时有望为国内液流电池市场带来巨额订单需求。2010-2020年全球液流电池装机量增长情况（MWh）资料来源：美国能源部2020年以来主要液流电池签署项目资料来源：公开资料、高工产研新能源研究所（GGII）整理.，2021年10月供给端看，根据GGII产业调研，大连融科、北京普能世纪、乐山伟力得为代表的电池企业，苏州科润、攀钢钒钛为代表的上游配套企业自2018年以来陆续融资扩产，为即将爆发的液流电池市场屯兵备粮。2021年国内主要液流电池产业链扩产项目（部分）资料来源：公开资料、高工产研新能源研究所（GGII）整理.，2021年10月现阶段液流电池市场规模较小，整体竞争格局尚未全面打开，大连融科与北京普能世纪涉足液流电池时间较长，其凭借着电堆产品迭代能力、供应链整合能力和MW级液流电池项目设计运维能力暂时处于国内领先地位，其装机规模也遥遥领先国内其他同行。但随着其他新进入者的加入与扩产项目的完成，未来市场竞争格局仍将存在较大的变数。产品技术端看，液流电池最为诟病的是其能量密度偏低，生产成本偏高。要推进液流电池储能技术的普及应用，还需要将电堆的功率密度、能量密度和转化效率再提升一个层次，从而降低电池的成本，提高其可靠性和稳定性，这是行业已经达成的发展共识。GGII预测未来5年，液流电池的产品技术发展将重点围绕着电堆结构设计的数值模拟仿真、更高效低成本电堆原材料（离子交换膜、双极板和碳毡等）、高功率密度电堆开发和电解液体系创新等四大方面开展。"十四五"储能液流电池规模预判：2025年全钒国内装机有望突破1GW随着各地液流电池储能示范项目落地并获得技术验证，"十四五"期间将是液流电池从定点示范走向推广的重要机遇期。高工产研新能源研究所（GGII）预测，"十四五"期间全钒液流电池凭借着更为成熟的产业配套和产品技术、更低的初次投入成本，将成为主流的液流电池技术路线。2025年全钒液流电池国内装机量有望突破1GW，新增的装机量主要来源于电源侧的可再生能源并网和电网侧的削峰填谷两大应用领域。增长的驱动力主要包括：1）新型储能政策号召下，国电投、华能、华润等能源央企加快投资液流电池等新型储能示范项目，推动液流电池装机量上一个台阶；2）大连融科、普能等国内产业链企业扩产项目投产，带动电解液、电堆产业链配套规模扩大，制造成本进一步下降；3）国内电价市场化改革持续，取消工商业目录电价、扩大峰谷电价差等电价改革措施在国内逐步落地，增强市场对不同储能技术路线的包容性和液流电池商业盈利性；4）锂离子电池安全隐患和储能时长有限缺陷使液流电池得到新的成长机会。为全面了解储能液流电池供求发展、技术路线、企业布局、未来前景等状况，高工产研新能源研究所（GGII）通过实地走访、电话调研、参考公开资料等途径获取了大量的行业信息并进行深度分析，最终形成《2021年中国储能液流电池市场调研分析报告》。报告共分7章，从储能细分领域（电源侧、电网侧和用户侧）、储能液流电池需求规模、竞争格局、产品与技术、重点企业、风险与建议等方面，为想要了解储能液流电池从业者提供全面的行业数据和分析报告。数据范围说明●本报告数据更新至2021年6月。●本报告数据以中国大陆地区数据为主，少量涉及全球其他地区数据。

2021/10/20 作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心详情

钒电池产业链深度解析

在“碳达峰、碳中和”背景下，以风电光伏为主的清洁能源将逐渐取代以煤炭、石油为主的化石能源。由于风电、光伏间歇性发电的特点，储能正在从过去的“可选项”变为发展新能源过程中的“必选项”。#钒电池#当前储能相关支持政策推出速度显著加快。2021年7月15日，国家发改委、国家能源局正式印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，明确到2025年新型储能装机规模达30GW以上，未来五年将实现新型储能从商业化初期向规模化转变，到2030年实现新型储能全面市场化发展。文件提出要坚持储能技术多元化，推动锂离子电池等相对成熟新型储能技术成本持续下降和商业化规模应用，实现液流电池等长时储能技术进入商业化发展初期。目前主要的液流电池包括铁铬电池、锌溴电池及全钒电池等。其中，全钒液流电池是目前研究和应用最广泛的液流电池技术，其十分适合作为储能电池，尤其是在光伏、风电等新能源领域。以钒电池为代表的液流电池，2019年装机规模为20MW，2020年装机规模达100MW，据不完全统计2020年以来钒电池项目，装机量已经超过6GW，容量超过20GWH。按照《关于加快新型储能发展的指导意见》政策制定目标，2025年累计实现新型储能30GW装机量，钒电池渗透率20%+，当前渗透率为1%左右，由于光伏、风电等将带动储能行业高速发展，钒电池未来发展前景广阔，2021至2025年有望是钒电池渗透率提升的第一阶段爆发期。钒电池有望成为储能行业大发展赛道上的新星。钒电池的工作原理：资料来源：UET钒电池全称为全钒氧化还原液流电池(Vanadium Redox Battery，VRB)，为液流电池的一种，是一种基于金属钒元素的氧化还原的电池系统，其电解液是不同价态的钒离子的硫酸电解液。从应用领域来看，钒液流电池当前已实现在智能电网、通信基站、偏远地区供电、可再生能源及削峰填谷等项目中的应用。全钒液流电池，寿命长、规模大、安全可靠的优势尤为突出，可用于建造千瓦级到百兆瓦级储能电站不易燃烧，可实现100%放电，而不损害电池，成为规模储能的首选技术，在调峰电源系统、大规模风光电系统储能、应急电源系统等领域具有广阔的应用前景。钒产业链上游：资源端储量丰富钒在地壳中为第17种常见元素，在地壳中的含量为0.02~0.03%，分布广泛。钒常以钒铁、钒化合物和金属钒的形式广泛应用于冶金、宇航、化工和电池等行业。钒很少形成独立的矿物，主要赋存于钒钛磁铁矿、磷酸盐岩、含铀砂岩和粉砂岩中，此外还有大量的钒赋存于铝土矿和含碳物质中（如石油、煤）。绝大多数的钒供应来源于共伴生矿床：钒产量中大约有71%来自钒钛磁铁矿炼钢后得到的富钒矿渣，18%直接来自钒钛磁铁矿，二者合计达到89%，其他的钒来自钒铀矿、含钒燃油灰渣、含钒石煤、废化学催化剂等等。钒主要以伴生元素赋存于钒钛磁铁矿中：资料来源：USGS全球钒矿储量主要集中在中国、俄罗斯、南非，中国储量占全球的43%。中国的钒矿产量占全球62%。2020年全球钒静态开采年限达到253年，相比于其他金属20-50年的静态开采年限，钒的资源十分充足，其资源储量完全有能力保障需求的数量级增长。中国的钒矿产量占全球62%：资料来源：USGS, 行行查国内钒资源主要以钒钛磁铁矿共伴生存在为主，分布区域主要有四川攀枝花地区、河北承德地区和辽宁朝阳地区。从钒储量来看，四川攀枝花地区的钒资源最为丰富，攀枝花市境内钒钛磁铁矿保有储量达237.43亿吨，其中钒资源储量达1865万吨，约占全国储量的62%，攀钢钒钛是国内最大的钒产品生产商，2020年公司钒产品产量占国内产量的18.75%。具备钒制品（折合V2O5）产能2.2万吨/年，外加托管的西昌钢钒的产能1.8万吨/年，公司实际控制的产能达到4万吨/年。我国主要钒生产企业还包括河钢承德钒钛新材料、川威特殊钢、四川德胜集团钢铁、承德建龙特殊钢等。经历产能出清过后的钒行业集中度提升，竞争格局优化，龙头企业定价权进一步提升。攀钢钒钛行业龙头地位得到强化与巩固，定价权得以进一步提升。钒产业链下游：钢铁为主要应用领域，储能需求高速增长钒的下游包括钢铁与铸造、钛合金、化工以及储能，钒的应用集中在钢铁领域，占比达到85%。储能方面则被用在全钒氧化还原液流电池中。根据Roskill，得益于对螺纹钢标准的执行，中国的钒使用强度已经超过了世界平均水平，正在超发达国家迈进。到2030年，全球钢铁对钒的需求将达到约136000吨，年均复合增长率达到2.7%。“双碳”背景下钢铁行业对钒的需求增量有限。随着储能的高速增长，钒电池有望带动钒需求呈现爆发式增长。Roskill预测到2030年，VRFBs的钒需求将以约56.7%的复合年增长率增长。世界银行预测，到2050年，单是储能领域的钒需求量就可能达到2018年全球钒产量的两倍。钒电池与锂电池相比的优劣势从成本端来看，与锂电池相比，钒电池最大的劣势就是成本。随着消费电子和新能源汽车对锂电池行业的拉动，锂电市场规模急剧扩大，技术不断进步，加上规模效应，带来成本的大幅下降。资料来源：CNKI, 行行查由于尚未规模化商用，且受制于设备、产能以及高额的前期投入，目前钒电池成本约为锂电池的2-3倍。以当前集装箱交付的价格（含电池包、温控系统、换流系统、消防系统、监控系统等），目前钒液流电池成本达3-3.2元/Wh，对比目前储能锂离子电池成本约1.2-1.5元/Wh，钒电池仍面临巨大的价格压力。全钒液流电池储能系统由电堆、电解液、管路系统、储能变流器等组成，其中电堆和电解液成本占系统总成本的85%左右。随着政策推进，钒电池形成规模化、集群化产业后，电池成本有望进一步下降。全钒液流电池关键技术：资料来源：《全钒液流电池》，行行查相比锂电池，安全是钒电池最大的优势。与目前储能电站的主流电池——使用非水电解液的锂电池不同，由于全钒液流电池电解质离子存在于水溶液中，发生过热、爆炸的可能性大大降低，液流电池的安全性能让其在电池领域脱颖而出。另外，不同于锂80%供应在海外，钒的供应大约50%在国内，资源不会受制于人。钒的需求结构一直相对稳定，90%来自钢铁，储能目前只占1%。但是随着储能进入爆发期，2025年占比有望超过15%，2030年有望超过30%。正如2015年的锂钴和2018年的镍的发展格局，新的需求领域带来了新的成长空间。随着储能行业的快速发展，钒产品未来的需求空间打开，钒有望成为继锂钴镍之后能源金属。钒电池放电过程：资料来源：北京普能从钒电池的历史发展沿革来看，钒电池相关研究源于1984年UNSW对2/3价与4/5价钒离子电对在氧化还原电池中的应用，并于1988年开始进入工业研发阶段。1995年，中国工程物理研究院电子工程研究所从率先在国内开始钒电池的研制。先后研制成功了500W、1000W的钒电池样机，成功开发了4价钒溶液制备、导电塑料成型及批量生产、电池组装配和调试等技术。2002年，钒钢龙头企业攀枝花钢铁公司以深化资源利用为目的，与中南大学合作介入了钒电池的研发。2009年，中国普能实现对全球最大钒电池公司VRB Power Systems公司的资产收购，包括其拥有或控制的所有专利、商标、技术秘密、设备材料等。此外，VRB PowerSystems公司的核心技术团队加入合并后的公司。资料来源：行行查从钒电池市场格局来看，目前钒电池市场体量较小，龙头格局未显，产业仍处于发展初期。目前全球范围内研发和制造企业主要包括日本住友电工SEI、大连融科、北京普能、美国UniEnergyTechnologies等。国内钒电池生产企业主要为北京普能、大连融科、武汉南瑞（国网英大子公司）、上海电气及伟力得。根据国家发改委、国家能源局发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》所制定的目标，到2025年新型储能装机规模将达30GW以上，与目前的装机量相比仍有巨大的空间。钒电池由于其寿命较长，安全性较好，其在储能领域的渗透率将稳步提升，2025年钒电池在储能领域渗透率有望达到15%-20%。国家能源集团北京低碳清洁能源研究院储能技术负责人刘庆华表示：“十四五”时期，我国全钒液流电池将迎来非常好的大规模推广时机。随着各地全钒液流电池储能示范项目落地并获得技术验证，未来5年内预计将是全钒液流电池从成熟走向推广的重要窗口期。”

2021/10/15 作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心详情

为储能电池“加料” 我国科学家研制出新型钒液流电池电极材料

记者从长沙理工大学获悉，该校丁美、贾传坤教授团队，联合重庆大学教授孙立东、中科院北京纳米能源与系统研究所研究员孙其君，及中科院金属研究所等多个科研团队，利用电沉积和氧化还原靶向催化交叉结合技术，共同开发出了一种大规模储能钒液流电池用的普鲁士蓝复合电极材料，可显著提高钒液流电池功率密度和能量效率。这种新型电极材料，有望助推钒液流电池“提质降本”，为其进一步商业化应用提供了新思路。目前，成果进入应用孵化阶段，这一研究成果也于日前发布于全球工程技术与材料类著名期刊《SMALL》上。可再生能源开发和利用的迫切性，众所周知。可再生能源的快速发展，则有赖于高安全、低成本、长寿命的大规模储能新技术。电化学储能，是储能技术的一个重要分支。其中，钒液流电池因具有循环寿命长、安全可靠、功率与容量独立等优点，是目前最有应用前景的大规模储能技术之一。不过，要将这类电池产业化，则“受制”于电池性能和成本。电极材料是决定钒液流电池功率成本和效率的关键材料之一。目前，最常用的电极材料为碳毡或石墨毡，这类电极材料对钒离子的催化活性低，比表面积也低，成为钒液流电池“提质降本”，进入商业化应用的瓶颈。寻找到高活性、低成本的电极材料，是业内专家研究的热点和重点。研究团队历时3年，开发了该种普鲁士蓝复合电极，有效提升了钒离子反应活性，从而显著提高了钒液流电池功率密度和能量效率。“用这个复合电极组装的钒液流电池，功率密度较碳毡电极提升了50%以上。在100毫安每平方厘米的电流密度下，能量效率甚至超过88%。”丁美说。

2020/09/03 作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心详情

钒电池能否挑战锂电池地位？业内专家：前者更适合规模储能环节

锂电池产业已经十分成熟，资本市场也已经孕育了宁德时代（300750，SZ）等优质龙头。新能源电池的路线这么多，这一产业未来是否还会有黑马杀出？钒电池成为被看好的其中一条路线。今日（7月31日），由四川省钒钛钢铁产业协会和中国铁合金在线联合主办的第十届中国钒业发展论坛在成都召开。会上，钒电池技术路线成为业内热议问题。多位业内专家表示，随着风能、太阳能等清洁能源的发展，储能环节将为钒电池带来巨大的需求。相较锂电池，钒电池的安全性、储能容量都有优势。不过，钒电池要完成成熟的商业化进程，还需要解决高成本等制约条件。中国科学院金属研究所研究员严川伟表示，大规模储能环节适合钒电池。图片来源:每经记者胥帅摄钒电池需求在规模电力储能在第十届中国钒业发展论坛上，钒资源的发展等成为热议问题。“加快培育世界级钒钛钢铁现代产业集群。”四川省经济和信息化厅党组成员、副厅长翟刚在论坛上表示，四川钒资源储量约占全国总储量的63%，大部分集中在四川攀西地区。其中，攀钢集团钒产业国内第一，目前也是世界排位第一。在四川省“5+1”现代产业体系中，提出加快建设钒钛钢铁稀土等先进材料产业。钒电池，曾经在2018年火过一阵。伴随钒电池概念的兴起，2018年的攀钢钒钛因掌握上游资源被资金热炒。当年9月到10月间，攀钢钒钛（000629，SZ）股价上涨超过了50%。不过钒电池的商业应用迟迟未有突破，炒作幅度自然无法与成熟的锂电池板块相比拟。从规模看，截至2019年底，中国已投运储能项目累计装机规模32.4GW，其中电化学储能的累计装机规模位列第二。这当中，锂离子电池的累计装机规模最大，为1378.3MW，占比80.6%；钒电池为代表的液流电池装机规模仅有20.52MW，占比1.2%。不过钒电池的装机量正在逐步增长，据国际钒技术委员会统计，全球在运行的钒电池项目达到113个，总装机为39.664MW，总容量为209.8MWh。四川星明能源环保科技有限公司副总工程师张忠裕表示，2020年上半年，国内外钒电池生产和应用市场已逐渐活跃。“钒电池现在处于商业化前期，它主要应用于新能源储能环节。”张忠裕告诉《每日经济新闻》记者，储能是钒电池的最大优势，特别适用风力发电、光伏发电的储能环节，“像光伏发电主要在白天作业，晚上没有阳光怎么办？”中国科学院金属研究所研究员严川伟表示，新能源产业链的储能需求，对钒电池这类液流电池来说是刚性需求。“储能必须做到能源安全，要求电池具备稳定性。大规模储能环节，钒电池安全的稳定性就很高。”严川伟对《每日经济新闻》记者表示，根据《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》，以10%为配比，2020年光伏发电储能达到6GW，储能金额为300亿元。不只是光伏，电网削峰填谷同样存在巨大的储能需求。商业化突破需降低成本通常来说，钒电池都会被用来与锂电池比，但严川伟认为这样的比较并不科学。严川伟表示，锂电池和钒电池的应用场景不一样，比较优势不一样，缺点也是各不相同。更为关键的是，锂电池已经进入成熟的商业化运作，钒电池距离这一市场水平还有一段路要走。“锂电池的理论和应用很成熟，能量密度很高，这是优势。但钒电池是用于规模电力的用途。”严川伟说，这涉及到不同的产业环节，钒电池适合大容量储能应用，锂电池则涉及小容量。基于不同的应用场景，两种电池展现的技术优势也各不一样。钒电池充放电不涉及固相反应，电解液使用的损耗非常小。基于这一优势，钒电池用于大规模电力储能时，会减少传输阶段的电力损耗。张忠裕说，况且钒电池体量比锂电池大，这决定它很难直接用于新能源汽车。但需要注意的是，钒电池虽然展示了在储能领域的技术优势，可商业化进程为何没有大的突破？“主要还是成本太大。”张忠裕说，他此次在论坛的报告主题就是降低钒电池成本，“10kW/40kWh钒电池储能系统为例，储能系统成本占比最大为钒电解液成本，占总成本的41%，电堆成本达到37%，两者总和达到78%。降低钒电池价格最有效的办法就是降低钒电解液及电堆的生产成本。”严川伟表示，降电堆成本就是要开发低成本材料、提高电流密度，降电解液成本就是要有低成本的钒源、低成本技术路线。张忠裕说，钒电池的材料成本高，“主要是没有大规模商业化，缺乏产业配套的企业。产业成熟，规模经济起来了，单位成本就会降低。”另一方面，张忠裕认为，钒电池产业环节具有较高的门槛，即初始的投资要求较高，“虽然拉长时间周期，整体成本和锂电池差不多。但它的初始投入资金就高出很多。”所以，严川伟也建议企业要进入钒电池领域，需要明确在产业链的定位。严川伟和张忠裕均表示，钒电池解决了经济性问题，那么产业化和商业化的那天就能很快到来。但也有业内人士表示，钒电池是钒需求潜在增长点，但不确定性很大，“有一定前景，仍需要通过示范工程验证”。不过总体来看，钒电池的未来还是被广为看好，钒矿资源也会有需求。

2020/08/06 作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心详情

中国科学家研发出新一代全钒液流电池电堆

中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)11日发布消息称，该所研究员李先锋、张华民领导的科研团队近日成功研发出新一代低成本、高功率全钒液流电池电堆。风能、太阳能等可再生能源固有的随机性、间歇性、波动性、直接并网难等特性，一定程度上限制了可再生能源的发展利用。全钒液流电池是一种高性价比、高能效、长寿命的规模储能技术，其可将不稳定的可再生能源储存，并实现平稳输出利用。经测试，该电堆在30千瓦恒功率运行时，其能量效率超过81%，100个循环容量无衰减。据介绍，全钒液流电池储能系统由电堆、电解质溶液、管路系统等组成，其中电堆起到了至关重要的作用。而相对于传统全钒液流电池电堆，新一代电堆采用的可焊接多孔离子传导膜可以提升离子选择性，提高电解液的容量保持率，此外，多孔离子传导膜的成本远低于商业化的全氟磺酸膜，从而可大幅度降低电堆成本。“我们通过应用自主研发的可焊接多孔离子传导膜，实现了对电池电堆组装工艺的改进。”大连化物所研究员李先锋表示，新一代全钒液流电池电堆不但保持了传统电堆的高功率密度，相比传统电堆，其总成本也下降了40%。大连化物所方面表示，新一代全钒液流电池电堆的成功研发，将大幅度降低全钒液流电池系统的成本，推动全钒液流电池的产业化应用。上述工作得到了中国科学院“变革性洁净能源关键技术与示范”战略性先导科技专项、国家自然科学基金等项目的支持。(完)

2020/06/19 作者: 杨毅详情