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动力电池迎扩产大年 加速“出海”计划

随着新能源汽车销量节节攀升,动力电池需求量不断上涨。2022年,包括宁德时代、欣旺达等各大动力电池厂商持续在国内、国外扩产,并成立关联子公司,寻求与上游锂矿企业进行合作。在动力电池原材料价格不断上涨的大环境下,动力电池厂商逆势而上。2022年,动力电池厂商营收、利润上涨明显。基于此,包括中创新航、蜂巢能源等动力电池厂商或顺利上市或计划上市。同时,各大动力电池厂商加大研发投入,包括固态电池、钠离子电池等新型电池技术层出不穷。此外,在国内动力电池产能不断扩充之际,动力电池厂商“出海”的步伐也随之加速。国内动力电池厂商通过整装出海、在外建厂等形式拓宽国际市场份额。同时,动力电池厂商也加速在欧美等地区布局万亿级储能赛道。2022年,动力电池厂商在“扩产潮”中实现营收、利润双增长。同时,在“扩产潮”的影响下,动力电池厂商加速获取海外市场份额,觅得储能赛道新风口。展望2023年,在新能源汽车销量带动下,动力电池需求量仍旧稳步上升,新型电池技术也将陆续出现,而储能市场将延续高增长态势。动力电池厂商扩产忙2022年12月下旬,山东时代新能源电池产业基地项目、宁德时代1.1GW渔光互补国家级大型光伏发电基地项目、宁德时代济宁首座重卡换电站项目同时开工奠基。其中,山东时代新能源电池产业基地项目总投资不超过140亿元,将建设动力电池系统及储能系统生产线。作为当前全球动力电池出货量最大的动力电池厂商,宁德时代已在济宁、厦门、洛阳等多个城市投建动力电池项目。同时,宁德时代在印度尼西亚、匈牙利等国家也计划投建海外动力电池产业项目。据CleanTechnica官网公布的全球新能源乘用车销量数据,2022年1~10月,全球新能源汽车累计销量为775.07万辆,市占率约13%。另据市场研究公司EVVol-umes最新数据,截至2022年第三季度,全球电动汽车电池装机量达到338GWh。在新能源汽车、动力电池需求量逐渐增多的同时,各大动力电池厂商争相扩产。2022年,比亚迪陆续在包括襄阳、长春、盐城、南宁等7个地方签约项目,新增规划总产能超187GWh。除了宁德时代、比亚迪(弗迪电池)等第一梯队动力电池厂商,中创新航、亿纬锂能、欣旺达等动力电池厂商也陆续在国内或国外加速扩产计划。据记者不完全统计,2022年动力电池扩产规模已超5000亿元,动力电池领域投资项目超60个。大规模的动力电池“扩产潮”让行业开始思考产能过剩的问题,而这也促使动力电池厂商向海外市场扩张。中国汽车动力电池产业创新联盟发布的数据显示,2022年11月,国内动力电池出口量达22.6GWh;2022年1~11月,国内动力电池出口量累计已超过127GWh。而在动力电池厂商忙于扩张规模之际,车企对动力电池的自主研发能力以及生产线把控也在逐步提升。为此,动力电池厂商加大与车企之间的利益捆绑,包括入股、战略合作等。宁德时代先后投资爱驰汽车、阿维塔、奇瑞汽车等车企,谋得发展新路径。具体而言,宁德时代以308.155万元投资爱驰汽车;注资阿维塔,最终以23.99%的持股比例成为阿维塔第二大股东;宁德时代全资子公司宁波梅山保税港区问鼎投资有限公司入股奇瑞汽车母公司奇瑞控股集团有限公司,持股比例为3.7252%,成为第七大股东。营收、净利双增长助上市尽管动力电池原材料价格水涨船高,但是动力电池厂商及时调整价格,加之需求量稳步上升,在多家动力电池上市企业的2022年三季报中,营收、利润双增长的情况频频出现,相较于新能源车企,动力电池厂商收获颇丰。宁德时代2022年三季报显示,报告期内宁德时代营业收入973.7亿元,同比大增232.5%;归属于上市公司股东的净利润94.24亿元,同比增长188.42%。综合毛利率为19.3%,较2022年上半年的18.7%继续提升。2022年前三季度,宁德时代实现营业收入为2103.4亿元,同比增长186.72%;净利润为175.92亿元,同比增长126.95%。亿纬锂能2022年三季报显示,报告期内亿纬锂能实现营业收入93.57亿元,同比增长91.43%;实现归属于上市公司股东的净利润13.06亿元,同比增长81.18%。同时,亿纬锂能陆续发布新产品560Ah大电芯LF560k、全新一代储能电池LF560K等多个动力电池新技术,技术加持提升市值。新型电池技术的研发成为动力电池厂商获得更多资金支持的方式之一,也成为动力电池板块股价逆势而上的原因之一。诸如宁德时代的钠离子电池技术、M3P电池技术;欣旺达的超级快充电池SFC480等新型电池技术正处于研发阶段。2022年12月中旬,宁德时代2022年度第一期绿色中期票据发行完毕。根据公告,“22宁德时代GN001”计划发行总额为50亿元,实际发行总额50亿元。宁德时代表示,100亿元绿色中期票据所募集资金将全部用于锂离子电池生产项目运营。具体为其下属的年产147亿Wh新能源锂离子动力及储能电池等4个项目生产经营所需的原材料采购,包括原材料购置及偿付购置项目原材料开具的银行承兑汇票。而欣旺达选择发行GDR(指在全球公开发行,可在两个以上金融市场交易的股票或债券)并在瑞士证券交易所上市。此次,欣旺达海外发行共募资近4.4亿美元(约合31亿元人民币),为2022年国内企业在瑞士规模第二大的IPO项目。欣旺达表示,所募资金将主要用于公司全球业务发展和国际化布局、研发投入等,公司将进一步拓展国际市场,提升品牌国际化竞争力。在营收、净利双增长以及新技术的加持下,动力电池厂商上市热情高涨。2022年10月,中创新航在港交所正式挂牌交易,获得包括小鹏汽车、天齐锂业在内的15名基石投资者认购超5成发售股份。2022年11月,蜂巢能源科创板IPO申报稿获上交所受理,正式开启上市之旅。“出海”谋求新机遇韩国市场研究机构SNE Re-search公布的数据显示,2022年10月,全球动力电池装机量排名中,宁德时代和比亚迪装机量分别达到了18.1GWh和7.8GWh,市场占有率分别达37.6%和16.2%。而在国内,宁德时代、比亚迪(弗迪电池)、中创新航形成的三足鼎立市场格局已相对稳定,且国内动力电池装机量前五名的厂商市占率已超过80%。同时,在国内“扩产潮”的推动下,动力电池厂商更愿意走向海外探求新发展赛道,而拥有万亿市场规模的储能赛道则是多数动力电池厂商共同选择的新发力点。海外户储需求的增长为储能行业的发展带来了重要的推动力,全球户用储能市场迎来快速发展。2022年12月22日,宁德时代与英国新能源投资商Gresham-House储能基金公司达成近7.5GWh长期供货意向协议。双方根据市场需求,将合作规模扩大至10GWh,共同推动公用事业规模储能的应用落地。宁德时代在回应投资者提问时表示,宁德时代大储和户储业务需求旺盛,均呈现快速增长态势。当前,宁德时代主要向集成商等客户群体销售储能产品。比亚迪储能销售中心常务总裁尤国在2022年高工储能年会上透露,比亚迪储能产品已覆盖全球6大洲、70多个国家和地区,储能系统累计出货量超6.5GWh。2022年以来,比亚迪储能全球订单总量超14GWh。记者了解到,为解决电化学储能电池的安全问题,比亚迪正考虑将刀片电池运用到储能系统。在2022年高工储能年会上,高工储能董事长张小飞预测,2022年全球储能电池出货量约为125GWh,2025年预计全球储能电池出货量将突破390GWh。而2021年全球储能电池出货量约为48GWh,其中电力储能、户用储能、便携储能分别为29.1GWh、5.5GWh和1.3GWh。浙商证券研报显示,2021~2025年储能市场四年预计复合年均增长率达68%,全球储能市场高景气度发展,电力储能、户用储能、便携储能为三大重要应用场景,加速推进储能市场需求放量。在资本市场,2022年11月,储能板块超10只个股涨停。恒泰证券认为,在全球大力发展清洁绿色能源的理念引导下,储能行业受到了多国政府的激励。近年来,储能市场快速增长,主要集中在美、中、欧,市场潜力巨大。2021年以来受全球能源紧张的影响,预计未来多年储能需求将保持高增长。展望2023年,平安证券研报指出,储能赛道成长确定性强,预计2023年仍将维持较高的景气度。国内大储市场将是未来全球储能市场的重要增长极之一。2022动力电池行业大事记1.动力电池原材料价格持续上涨2022年,动力电池原材料价格再度上涨。电池级碳酸锂价格持续上涨,3月突破每吨50万元大关,8月再次上涨,11月逼近每吨60万元,目前价格约为每吨57万元。较2020年每吨4万元左右的价格,电池级碳酸锂价格暴涨逾10倍。2.动力电池厂商收益颇丰相较新能源汽车企业,动力电池厂商效益不俗。宁德时代2022年三季报显示,报告期内宁德时代营业收入973.7亿元,同比大增232.5%,归属于上市公司股东的净利润94.24亿元,同比增长188.42%。综合毛利率为19.3%,较2022年上半年的18.7%继续提升。3.动力电池厂商涌现“上市潮”2022年,动力电池厂商在营收、净利双增长的情况下,出现“上市潮”。2022年10月,中创新航于港交所成功上市,获得天齐锂业、小鹏汽车等15位基石投资者认购超5成出售股份;2022年11月,蜂巢能源科创板IPO申报稿获上交所受理,正式开启上市之旅。4.动力电池厂商入局储能新赛道海外户储需求的增长为储能行业的发展带来了重要推力,全球户用储能市场迎来快速发展。2022年,宁德时代、比亚迪、鹏辉能源等多家动力电池厂商扩大对海外储能市场的探索,并陆续与国外企业达成合作。拥有万亿市场规模的储能赛道成为多数动力电池厂商共同选择的新赛道。5.动力电池厂商加速“出海”中国汽车动力电池产业创新联盟发布的数据显示,2022年1~11月,国内动力电池出口量累计已超过127GWh。除了电池整装出口,2022年,动力电池厂商在海外建厂的步伐也随之加快。宁德时代计划在印度尼西亚、匈牙利投资建厂;亿纬锂能计划在匈牙利、马来西亚投资建设电池项目等。6.主机厂下场造动力电池随着动力电池原材料价格及产品价格不断上涨,主机厂开始规划自造电池,加大对产业链的把控。2022年10月,蔚来电池科技(安徽)有限公司成立,注册资本20亿元,而蔚来汽车创始人李斌也表示:“汽车厂商做电池是正常的战略。”

作者:黄琳 赵毅 详情
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动力电池竞争“白热化”,又一黑马即将诞生

近几年,诸多动力电池厂商开始试图通过改变电池结构的方式实现“三角平衡”,命名形式也五花八门。动力电池领域的战争愈演愈烈。中汽协数据显示,今年1-11月,新能源汽车产销分别完成625.3万辆和606.7万辆,同比增长均达1倍,11月的新能源汽车市场占有率已经超过了30%,市场前景广阔。作为新能源汽车的“心脏”,动力电池有望同步实现飞速发展,这也意味着该领域的竞争程度将加剧。中国科学院院士、清华大学车辆与运载学院教授欧阳明高也曾表达过类似观点:未来三十年,动力电池体系还会经历多次持续的技术变革。从目前行业发展来看,变革的核心就在于,到底哪种形态的动力电池能最大程度的符合产业链不断追求的“三角平衡”——能用更低的成本实现更优越的性能、以及获得更高的安全性。近几年,诸多动力电池厂商开始试图通过改变电池结构的方式实现“三角平衡”,命名形式也五花八门。比如比亚迪的刀片电池、宁德时代的麒麟电池、广汽埃安的弹匣电池等。但本质上而言,这些动力电池仍大多属于方形电池范畴。方形电池之外,也有部分动力电池厂商在圆柱电池和软包电池领域探索,希望以不一样的电池形态满足未来新能源汽车的需求。形态之争目前,由于成本高、研发周期长等原因,动力电池市场仍以方形电池、圆柱电池为主流形态路线。其中,方形电池的市场占有率最高。权威数据咨询机构IHS数据显示,2021年,方壳电池的市场份额超过54%,预计2022年还将进一步上升达到61.9%。(软包电池市场份额,在2021年达到了一个阶段性顶峰----图片来源:IHS)但从装机量的上升趋势角度来看,软包电池的增速则十分迅猛。高工产业研究院(GGII)发布的《动力电池装机量月度数据库》显示,今年上半年,软包动力电池装机量约6.03GWh,同比增速高达72%。据招商证券测算,2025年全球软包电池装机量有望增长至650GWh,市场前景广阔。在车企端,软包电池也开始受到越来越多车企的青睐。大众、奥迪、奔驰、现代、福特、沃尔沃、保时捷等车企配置多款主流车型都使用了软包电池。究其原因,软包电池有其独特之处。相较于方形电池和圆柱电池,软包电池的最大不同是,其电池外层只有一层铝塑膜封装,而没有方壳电池外层的壳与其他配件,不仅在能量密度上有优势,而且成本更低。虽然结构简单,但铝塑膜封装却更能保证动力电池的安全性。过往时间,搭载方形电池和圆柱电池的新能源车辆,都不同程度的发生过自燃事故,为消费者留下了不小的心理阴影。这类电池采用硬壳的密封包装形态,一旦内部积攒的热量过多无法释放,就容易造成电池压力过大,进而引发爆炸。而软包电池则不然,其外壳采用铝塑膜形态包装,即便带电池发生热失控,软包电池也会通过放气的方式减少内部压力,防止电池发生自燃、爆炸。换句话说,软包电池更安全。过去多年,安全性都是阻碍新能源汽车行业发展的“拦路虎”,诸多消费者曾因“电车电池自燃、爆炸”等新闻而对新能源汽车望而却步。软包电池的出现,满足了整个新能源汽车行业对安全性的强需求,有望进一步推动行业发展。另一方面而言,软包电池的设计灵活性更高。在电芯层面,软包电池的厚度、形状等,均可根据客户对自身产品的设计需求进行定制,而在模组与电池包层面,软包电池也可以根据不同车型需求,进行矩形或T字形等不同形态的空间布局,满足更多车型对动力电池的空间要求。此外,绝大多数软包电池都采用叠片式工艺,相较于卷绕电池,叠片电池的极耳数能多出近一倍,内阻相较于方形电池和圆柱电池显著下降,因此产生的热量也较小,电池自耗电明显降低,电池的循环寿命会更强。最重要的是,软包电池的能量密度比方形电池和圆柱电池更高。根据高工产业研究院数据,三元软包单体电芯比三元方形平均高10%-15%。当前业内量产的三元方形动力电池平均电芯能量密度为210-230Wh/kg,而同材料体系的三元软包动力电池能量密度达240-250Wh/kg,更能满足未来动力电池轻量化、长续航需求。近期,始终在软包电池领域深耕的孚能科技,推出了行业内较为领先的软包动力电池系统,其能量密度达到330Wh/kg,相较之下,其他动力电池企业还在努力研发能量密度300Wh/kg的电池。“公司成立以来没有盲目追求产能,而是将大量资金用于产品开发和技术储备。”孚能科技董事长王瑀这样表示。正因如此,孚能科技早在2018年就成为EQA、EQB、EQE等车型的独家供应电池商,拿下了戴姆勒全球范围内迄今为止的最大一笔电池订单。作为液态电池领域能量密度最高的电池,软包电池堪称“当下最接近固态电池高能量密度水平”的电池。而固态电池,几乎被整个行业视为继液态电池的下一代主流技术发展方向。但因材料成本、供应链重塑等问题,固态电池还暂未走上量产之路。有业内人士分析称,未来5-10年全固态电池有望实现明显降本以及量产。在这技术路线的过渡期间,能量密度更高的软包电池有望“脱颖而出”。当下,奔驰、北汽蓝谷、东风等多家车企都有让半固态电池、固态电池上车的计划,促使动力电池相关企业均在该领域加大研发力度。随着液态电池向固态电池的加速发展,具有“包罗万象”特点的软包电池即将实现快速上量——从制作工艺角度而言,软包电池既能叠片,也能卷绕,从材料的选择而言,软包电池既可兼容磷酸铁锂、三元锂,也可使用石墨、硅碳,其电解质也可以从液态组织到半固态再到固态。“由于固态电解质的柔软性不足,只能使用叠片方式,因此无法使用圆柱封装方式,而使用方型封装则会削弱动力电池能量密度优势,反倒是软包封装和固态电池是最适配的。”独立财经智库远川研究院曾对软包电池如是评价称。虽然目前软包电池仍是国外车企主要使用的技术方案,但如果软包电池能与固态电池产线完成平滑过渡,未来在中国市场,软包电池或许将实现对方壳电池的“超车”。爆发前夜目前,新能源汽车市场呈高速发展态势,动力电池出货量也大幅增长。在2022世界动力电池大会上,中国科学院院士欧阳明高预测,2025年中国动力电池出货量将超过1TWh,产值超过1万亿元。作为动力电池下一阶段的发展路线,软包电池市场即将进入爆发前夜。实际上,在国外,软包电池路线已经成为海外车企主流选择。IHS显示,2022年,海外销量排名前20的主流电动车型中,有大众ID.4、大众ID.3、奥迪e-tron、极星Polestar 2、福特Mustang Mach-E等11款车型都采用了软包电池方案。与此同时,软包电池领域在最近几年出现了新工艺,进一步解决了其原本生产工艺复杂、成本居高不下等问题。今年9月,孚能科技推出全新动力电池解决方案全新SPS(Super Pouch Solution)超级软包解决方案。作为包含电芯、模组、制造和回收在内的“一揽子”技术解决方案,SPS具备高性能、低成本、高适配性等多个特点,一定程度上解决了软包电池的不足。目前,无模组技术已在方形电池和圆柱电池领域实现应用,这种技术通过减少或去除电池“电芯-模组-整无模组技术已在方形包”的三级Pack 结构,不仅能有效提升动力电池的能量密度,也能减少电池组的零部件数量,更有利于提升整个系统的集成度和适配灵活性。在孚能科技推出SPS前,软包电池领域还未有此应用。作为软包体系内首个无模组集成技术方案,SPS能将电芯直接集成到PACK甚至汽车底盘,可实现CTP/CTC。从车企角度而言,这种电池包与底盘直接集成的形式,可通过灵活调控电芯叠片厚度、电芯叠加数量,完美兼容同款底盘不同高度的需求,为企业在多种车型的同平台和架构开发上带来便利。为了缓解当下消费者对于新能源汽车的“充电焦虑”,小部分车企直接选择“换电”路线,以更简单直接的形式为消费者提供服务。相较之下,更多车企则在提高新能源汽车续航里程、增加充电速度等方面努力,这同样也是动力电池厂商研发新技术的方向。针对这种行业现状,SPS大软包方案也首次推出大尺寸电芯,可兼容最新的半固态电池技术,不仅拥有更高能量密度、更高安全度、更高补能速度,也更符合动力电池行业演进的大趋势。据了解,SPS的电芯能量密度可实现330Wh/kg以上,支持800V、2-6C快充,充电10分钟可以实现400公里的续航里程,能够极大缓解消费者的“充电焦虑”,推动新能源行业发展。无模组技术与大尺寸电芯带来的好处不止于此。在两项新技术下,SPS的零部件数量进一步减少,极大改善了软包电池原本的制造工艺,并实现成本降低。得益于全新的结构设计,SPS的电池系统部件减少了50%,材料成本降低33%。与此同时,孚能科技建立了柔性化产线,进一步提升了生产效率,同时实现“同一条生产线生产多种电芯”的目标,也能生产不同材料体系(三元、磷酸铁锂、钠离子等)、不同尺寸的电池,且具备将其做得更薄的工艺,能满足多种电池、多种车型的需求。此外,SPS能大幅提升动力电池的安全性能。通过液冷板和导热片的复合使用,SPS为大软包电芯提供了“双面液冷,三面传热”的高效热交换,电池系统的散热效率提升4倍。此多种材料还对对大软包电芯形成了6面防护,杜绝热失控风险,有效解决了消费者对于新能源汽车安全隐患的顾虑。总体来看,孚能科技推出的SPS于车企而言,能够更灵活适配多种车型、且实现成本降低;于消费者而言,则能有效缓解其“续航和充电焦虑”,并提升驾乘安全感;于行业而言,SPS不仅开创了软包电池“高性能、低成本”时代,同时更能助推整个新能源行业的快速发展。电芯、PACK、制造之外,孚能科技还提出电池回收技术,对动力电池的全生命周期做出保障。一方面,SPS可实现电芯材料的直接回收,回收材料利用率达到99%以上,另一方面,SPS可在生产中使用回收材料进行制造,确保电池能力最大程度实现释放。在软包电池方面,孚能科技一直走在行业前列。推出SPS后,孚能科技于今年11月初在江西赣州开工了年产30GWh新能源电池项目,总体规划建筑面积约44万平米,将生产SPS大软包及新能源电池,预计2023年4季度投产。作为国内软包电池的龙头企业,孚能科技已经与戴姆勒、北京奔驰、广汽埃安、广汽三菱、一汽、吉利、东风、江铃等多家车企达成了合作。而随着该技术路线的加速发展,未来软包电池必将惠及更多车企,在降低成本的同时,提升新能源汽车的性能与安全特性,实现动力电池技术变革的三角平衡,让更多消费者享受到科技带来的全新驾乘体验。

作者:沈蓄所新闻中心 详情
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动力电池材料价格明年或将回落,品牌品质升级成突围关键

作为实现碳中和目标的关键,新能源汽车和动力电池正以前所未有的速度蓬勃发展。中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会秘书长张雨表示,2022年,全球经济增长受多重因素冲击显著放缓,新能源汽车及动力电池产业链是为数不多持续增长的产业之一。然而,随着国家新能源车购置补贴即将终止,新能源汽车的繁荣是否还能延续?动力电池价格高涨会不会出现拐点?这些问题拷问着整个行业。明年起锂电材料价格将有所回落持续飙升的碳酸锂价格出现回落。上海钢联数据显示,截至12月20日,部分锂电材料报价下跌,电池级碳酸锂跌2500元/吨,均价报55万元/吨,工业级碳酸锂跌2500元/吨,均价报52.5万元/吨。不久前,被业内称作“锂价风向标”的皮尔巴拉锂精矿拍卖活动也出现了下跌。北京时间12月14日,澳锂矿商皮尔巴拉完成了第13次锂精矿拍卖,成交价为7505美元/吨,较11月16日的成交价下跌300美元/吨,跌幅达3.8%。在江西明冠锂膜技术有限公司副总经理赵鑫看来,由于上游矿产资源相对匮乏,新建产能投产释放周期与现有需求之间存在不平衡,造成锂价在较长一段时间内的持续上涨和锂供应紧张,给电池企业乃至整个行业带来成本增加。“去年以来,锂电产业链价格上涨,实际上主要是下游的需求超预期增长,电池、材料企业大多没有预估到这一增长速度。”中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙表示,随着产能布局逐步释放,预计从明年开始相关材料价格会有一些回落,并逐渐趋于合理。安全是动力、储能电池的底线中国工程院院士吴锋表示,在全球汽车和能源结构大变革背景下,今年以来,新能源汽车和电池产业保持高速增长。数据显示,今年1-10月,全球新能源汽车累计销量775.07万辆,占整体市场13%份额,市场主要集中在中国和欧美地区。值得一提的是,今年1-11月,中国市场新能源汽车销量已经达到606.7万辆,同比增长100.6%,新车渗透率已达25%,全年新能源汽车销量预计将超过650万辆,继续引领全球市场。“从这些数据可以看出,整个新能源汽车动力电池、储能电池产业发展势头很好,十分迅猛。”吴锋表示,叠加动力、储能市场的高速增长,业界预测2023年全球锂电池出货有望进入TWh时代。吴锋认为,整个产业的快速发展既离不开市场驱动和政策扶持,也得益于电池技术的进步。对于动力、储能电池来说,仍然需要重视从基础层面进行创新,尤其是材料层面的创新。“很高兴看到产业界在结构和工艺创新方面已取得一系列成果:如宁德时代的麒麟电池、比亚迪CTB电池、亿纬锂能大圆柱电池、蜂巢能源龙鳞甲电池等,这些创新技术及产品陆续亮相,共同推动着产业技术的更新迭代。但安全仍然是动力、储能电池产业的重要关注点,安全是动力、储能电池的底线,是必选项,这已成为行业的共识。”吴锋说道。吴锋强调,行业发展仍面临不少挑战和困难,产业链环节供需错配,锂电材料价格大幅增长,对产业的健康发展造成一定影响。“特别需要注意的是,基于对电动汽车、储能产业发展前景预判,全球锂电产业发展面临战略资源紧俏和供应链安全挑战。因此,构建非战略资源限制的新型电化学体系作为重要互补已提上日程。”吴锋说道。探索协同创新发展模式动力电池关键技术研发攻关道路仍漫长。工业和信息化部消费品工业司原司长高延敏表示,“动力电池产业链较长,涉及能源、机械、电化学、装备、材料等多个领域,动力电池发展到今天,不管是锂电池、氢燃料电池,还是铅酸电池仍有关键性能指标需要提高、关键技术需要攻关。”高延敏认为,企业的产品种类繁多,很难制造到极致,可以选择少部分品类,集中本企业技术优势,特别是增加研发费用,重视高精尖技术,研发人才引进,采取各种有效措施全力进行关键技术攻关。由于有些攻关难题单个企业很难解决,对此,高延敏建议,应研究探索行业协同创新发展模式,进一步加强关键技术、材料以及核心零部件的联合研发攻关,发挥产业链各个环节作用,通过创新发展模式,攻坚克难,研究解决共性问题。同时,加强相关标准制定以及完备的检测能力建设,推动全产业链各环节技术水平不断提升。“企业只有不断使本企业技术迭代升级,才能研发出技术含量较高、品质上乘、产量达到相当规模、定价合理,在业内具有竞争力的产品。”高延敏说道。更加重视品质品牌的发展高延敏指出,目前中国尽管以锂电池为代表的动力电池得到长足发展,但动力电池企业要想在激烈的竞争中生存下去,必须从战略高度更加重视品质品牌的发展。具体而言,高延敏认为,动力电池企业要具有长远的眼光,制定以核心技术为根本、品质品牌为支撑的发展策略,树立品质为先的品牌理念,精益求精、追求完美,不断提高产品品质和附加值。“品牌高度取决于产品优劣,产品品质升级才是品牌升级的核心本质。”高延敏认为,近年来,随着物联网、大数据、云计算、人工智能等新技术快速发展,智能制造在很多行业进行推广应用,并且已经成为趋势。智能制造借助于数字化手段可以大大提升产品创新能力,帮助企业重构新的发展模式。“机器能够克服人工因专业技能高低而带来的产品质量参差不齐,智能制造可以较大程度提升产品品质,大幅度提升产品一致性,制造出更高品质的产品,进一步增强企业核心竞争力,从而使品质品牌升级成为可能。智能制造已成为推动品质品牌升级的动力源泉,企业应投入足够力量探索智能制造,促进品质升级,从而推动品牌升级。”高延敏说道。

作者:马 艳 详情

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千亿投资涌向湖南郴州 “新锂都”打造“电池之都”

继青海、西藏、四川、江西之后,湖南渐成我国又一锂矿富集区,湖南郴州更是头顶“新锂都”光环。2022年12月末,湖南郴州举行含锂资源项目合作的招商引资项目集中签约仪式。郴州市桂阳县人民政府与宁夏汉尧富锂科技有限公司、大为股份签订相关项目合作协议,签约金额共计343亿元。“郴州的锂矿资源非常丰富,目前仍在进一步勘探中,在资源换产业的政策指引下,当地锂电产业开发刚刚开始,郴州正在瞄准打造‘电池之都’。”接近当地政府的人士向上海证券报记者表示。就在2022年12月上旬,鞍重股份公告称,公司与企业联合体联合投资郴州含锂多金属矿采选、碳酸锂、混合储能及电芯项目,分三期建设,项目总投资约260亿元。2022年11月初,大中矿业公告称,在郴州总投资约160亿元打造锂电产业链。据统计,在过去的半年时间里,依托锂矿资源,郴州已经吸纳了超千亿元锂电产业投资。千亿投资待发2022年12月28日,大为股份与桂阳县人民政府签署了《投资合作协议》,公司拟在湖南省郴州市桂阳县建设含锂矿产资源综合利用及锂电池产业链项目、新能源专用车基地项目。协议显示,大为股份(及其控股、参股、合作企业)拟定项目总投资约220亿元。其中,锂矿采选、碳酸锂以及环保、尾渣处理项目投资90亿元,锂电正级材料、锂电池相关生产项目投资120亿元,新能源专用车基地投资10亿元。同一天,桂阳县人民政府与宁夏汉尧富锂科技有限公司签订相关项目合作协议,宁夏汉尧富锂科技有限公司总投资123亿元建设含锂矿产资源采选、碳酸锂加工、正极材料及锂电池生产项目。2022年12月上旬,鞍重股份公告称,公司与郴州市临武县人民政府签署《投资合作协议书》,协议约定公司与企业联合体联合投资含锂多金属矿采选、碳酸锂、混合储能及电芯项目,分三期建设,项目总投资约260亿元。此前,大中矿业披露160亿元投资湖南郴州,并拿下当地锂资源。按照计划,在临武县政府按照每5GWh电池项目配置1万吨碳酸锂资源标准的情况下,大中矿业及公司控股、参股、合作企业拟定项目总投资约160亿元,其中采选项目投资40亿元,管道输送、碳酸锂加工以及新型建材项目投资20亿元,锂电池生产项目投资100亿元。2022年10月,上海安能工建矿业集团与临武县政府签订锂矿资源开发合作协议,计划在临武投资406亿元开采锂矿,预计年产原矿3000万吨,精选碳酸锂15万吨,发展锂电池产业,布局全产业链模式。2022年6月,“百家电池企业走进郴州”招商大会在临武县举行,182家电池企业齐聚郴州,14家企业现场签约,签约总额101.3亿元。“资源换产业”“对各地政府来说,肯定都希望锂电产业链留在当地,用资源换产业,而不是仅仅开采锂矿,这也就要求相关企业不得不组合联合体,打造锂电全产业链。”一家锂电产业上市公司相关人士表示。据公告,桂阳县将助力大为股份拿下当地锂矿。协议显示,在省市县政府组织资源调查完成后,符合矿业权设置条件,由大为股份全额出资和桂阳县蓉城集团有限公司在桂阳组建项目公司,项目公司参与摘牌,项目公司参与含锂矿产资源采矿、选矿、碳酸锂冶炼建设、生产和运营。当地将统筹协调各部门对大为股份办理相关手续进行协助、指导。此举正是为了以锂矿资源换来锂电产业。根据协议,大为股份承诺按照全产业链“下游带动上游企业”的原则,根据项目进度推进电池项目与含锂矿产资源采、选、冶设施规划、设计、建设。项目按照每1万吨碳酸锂配置不低于5GWh的电池产能要求在桂阳县建设电池生产线,其他产能在郴州市内配置。在取得矿业权后1年内,大为股份承诺形成项目全产业链,含锂矿产资源(含碳酸锂)不外运出郴州。值得注意的是,根据协议,大为股份还将利用其股东在盐田港的优势,协助郴州国际陆港对接盐田港,发展郴州地区国际物流产业;利用其股东在地产领域的优势,在郴州地区发展康养地产与养老服务产业。临武县与大中矿业之间的合作同样遵循了资源换产业的原则。公告显示,临武县政府原则上于2023年3月底,支持大中矿业通过法定程序依法取得目标区域空白区含锂多金属探矿权;在2023年4月19日前,支持大中矿业整合目标区域矿业权,并协助大中矿业办理好相关主体变更登记手续。大中矿业承诺,其含锂矿产资源(含碳酸锂)不外运出郴州市。大中矿业承诺在协议签订之日起30个工作日内,在临武产业开发区设立登记公司,各公司合计注册资本累计不低于10亿元,并以设立的公司开展相关项目合作业务,在临武进行缴税,且经营时限不得低于10年。“新锂都”谋求全产业链据报道,郴州正围绕资源换产业、资源换市场、资源换财源的发展模式,构建“锂矿—材料—电池—终端—回收”五位一体的锂电池全生命、全产业链的发展新格局。2022年8月,郴州当地相关政府人士表示,当前是郴州锂电池产业发展的重要机遇期,也是郴州发展重要机遇期,郴州作为矿产资源丰富的地区,要以资源换产业,以锂资源推动郴州形成锂电池产业上下游全产业链条;要形成合力,合理规划郴州的锂电池产业布局,临武具有锂电池的资源优势,郴州将在临武发展锂电池产业基础上,继续发挥临武资源优势,打造形成3000亿元以上产业。据悉,2022年11月,临武县召开涉锂矿山资源整合动员会,动员部署涉锂矿山资源整合工作。动员会提出,由政府主导,按“政府+平台公司+龙头企业”模式,强化措施,按含锂矿产资源(原料)不出临武的总要求,实施含锂矿产资源整合归集。2022年发布的《关于郴州市加快电池产业发展打造“电池之都”的决定》提出,坚持锂矿资源就地深度转化的原则,最大限度发挥资源效益。围绕“老乡回故乡、存量变增量、资源换财源、龙头来牵头”,加大资源招商、链条招商、以商招商力度,瞄准电池产业国内排名前十及电池细分领域龙头企业,引进落地一批投资规模大、科技含量高、发展前景好的电池产业项目,推动形成电池产业头雁效应。上述决定还提出,要充分发挥龙头企业的资本、技术、市场等优势,打通锂矿等电池资源到电池材料的产业链上游环节,带动电池全产业链上中下游协同发展,打造电池产业集群。

作者: 记者 夏子航 详情
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73家企业入局 锂电池产业链“大扩产”

当前国内风电、光伏基地的建设,直接带动了锂电储能需求,相关产业的订单快速增长,产品供不应求。双碳背景下,加快以锂电为代表的新型储能迫在眉睫。在此背景下,各企业纷纷开启了锂电储能扩产计划。据统计,2022年第四季度73家锂电池企业投资扩产项目多达82个,投资金额累计超4167.36亿元,新增钾电池产能超过644GWh!01 宁德时代、国轩高科、亿纬锂能等投资超两千亿扩产锂电当前新能源车的渗透已从政策驱动转向需求驱动,叠加储能行业的快速增长,共同支撑锂电池的下游需求,由此展开的电池新能源产业链“扩产潮”仍在继续。据统计,2022年第四季度,以派能科技、鹏辉能源、宁德时代、国轩高科、亿纬锂能等为代表的锂电池企业相继公布了多个新投建项目,整体投建资金超2260.53亿元,建设年产能达644.1GWh(部分项目未披露投资金额及产能),较去年同期扩产能步子迈的更大。规模最大的项目是宁德时代贵州动力电池生产基地项目。项目规划建设年产60GWh动力及储能电池生产制造基地。项目分两期建设,其中一期用地约885亩,规划建设年产能30GWh动力及储能电池生产线及相关配套设施,生产线自动化率达95%。次之,是航天锂电50GWh磷酸铁锂圆柱形电芯产业园项目。据了解,该项目总规划占地约3000亩,计划总投资300亿元。项目以电芯为核心,涵盖正极材料、负极材料、隔膜材料、电解液材料等配套产业,建成千亿产值的锂电池生产基地。项目一期规划占地502.68亩,计划投资30亿元,建设5GWh磷酸铁锂电芯生产线,规划建筑面积约25万平米,新上10条生产线,主要产品为自主研发的38910和46800新型动力电池。项目建成达产后,预计年产值约为50亿元,带动就业2000人。02 杉杉股份、中科电气、合纵科技等投资扩产材料202万吨受益于下游旺盛需求,加之自去年下半年以来,锂电部分材料价格大幅上涨,至今维持高位,使得部分材料产品具备了广阔的市场前景以及较高的产出回报率。为了紧抓锂电产业发展机遇,自2022年以来,部分锂电池上游材料企业也纷纷定增募资扩产。2022年第四季度,杉杉股份、中科电气、国轩高科、合纵科技等企业推出了756.3亿元的锂电池原材料投资扩产项目。规模最大的项目是云南杉杉新材料有限公司年产30万吨锂离子电池负极材料一体化基地项目。项目分两期,一期规模为年产20万吨锂离子电池负极材料,二期规模为年产10万吨锂离子电池负极材料。建设地点位于云南安宁工业园区草铺片区,项目年产负极材料20万吨,占地面积约937.70亩,建设磨粉车间、改性车间、预石墨化车间、石墨化车间、碳化车间等生产设施,另外建设仓储工程、公辅工程、环保工程以及办公生活等配套设施。从地理位置看,目前产业链企业开始往四川、江西、云南、湖北等地集中,尤其是锂矿资源较为丰富的地区;从竞争格局来看,企业一体化产业发展路径愈发明晰;从投资企业来看,该领域成为化工、矿产企业首选跨界投资领域。03 嘉元科技、华创新材、万顺新材等锂电池铜箔扩产提速2022年第四季度锂电池材料市场持续火爆。作为锂电池的原材料的铜箔需求强烈,产品供不应求。业内预计,到2025年全球锂电铜箔总需求量将达75.7万吨2020-2025年均复合增速为29.3%。当前,主流铜箔企业均在加码扩产。据国际能源网/储能头条统计,今年第四季度以来包括嘉元科技、华创新材、万顺新材等企业合计投资超683亿元扩产,最终产能达95.5万吨。10月28日,四川铭丰年产10万吨铜箔项目在四川省宜宾市长宁县正式开工建设。该项目计划总投资52亿元,将分四期建设,主要建设年产10万吨铜箔生产线等,将生产锂电铜箔、电子电路铜箔等产品。其中一期项目于2022年10月开工建设,总投资15亿元,预计2023年6月建成投产。项目将为宁德时代等企业提供配套原材料,项目全面建成后预计年产值将达100亿元。除此之外,华创新材在第四季度相继投资建设了3个铜箔项目,投资额高达260亿元,最终产能达30万吨。04 永太科技、多氟多、天赐材料等斥巨资加码电解液作为锂电池“血液”的电解液,其需求随着动力电池的火爆而快速增长。在此背景下,今年以来,电解液厂商掀起扩产潮,头部企业继续加码电解液及其原材料产能,同时其他领域的公司也纷纷跨界入局。今年第四季度,电解液龙头企业永太科技、多氟多、天赐材料的扩产步伐加快。据国际能源网/储能头条(chuneng365)统计,今年第四季度合计投资超158.85亿元扩产电解液项目,最终产能达136.5万吨。11月9日,胜华新材发布公告称,拟与榆林化学榆高化工有限责任公司合资设立胜华新能源科技(乐山)有限公司,投资65亿元建设60万吨/年锂电池电解液项目。此外,胜华新材已规划电解液产能50万吨/年,其中东营30万吨/年项目预计2022年12月建成,武汉20万吨/年电解液项目预计2023年10月建成。12月17日上午,总投资12亿元的天赐年产20万吨锂电池电解液及10万吨锂电池回收项目在广东省江门市新会区珠西新材料集聚区正式开工。天赐材料是中创新航锂电池电解液的主力供应商,此次项目落户江门新会也主要是为配套中创新航。国际能源网/储能头条了解到,天赐材料在上半年就已加快布局。仅5~7月,天赐材料就发布三项电解液项目公告,分别是拟通过孙公司福鼎市凯欣电池材料有限公司自筹资金投资13.32亿元建设30万吨/年锂电池电解液改扩建等项目;拟在广东江门投资12亿元建设20万吨/年锂离子电池电解液项目;全资子公司江苏天赐高新材料有限公司计划投资12亿元建设20万吨/年锂电池电解液改扩建项目。05 4个锂盐项目落地,国城控股、赣锋锂业、凯盛新材等投资2022年第四季度锂盐产品行情持续紧俏。面对下游激增的需求,产业链上游也加快了布局动作,产业资本更是不惜重金抢夺市场先机。据国际能源网/储能头条统计,今年第四季度以来包括国城控股、赣锋锂业、凯盛新材等企业合计投资超132.5亿元扩产锂盐项目,产能达31万吨。其中,11月下旬才披露拟与大中矿业等在内蒙古赤峰投资200亿元新建碳酸锂、正极材料等项目,国城矿业控股股东国城控股集团有限公司(简称“国城控股”)又将目光瞅准四川德阳,准备再次豪掷重金扩充锂盐产能。12月22日,国城控股与德阳市下属的绵竹市政府就“20万吨基础锂盐项目”签订投资协议书。根据协议内容,德阳、阿坝、国城控股三方将在德阿产业园共同建设20万吨基础锂盐项目,项目总投资为105亿元。赣锋锂业则在10月30日发布公告,称与横峰县人民政府于近日签署《投资协议》,双方一致同意公司在江西省上饶市横峰县投资建设年产600万吨锂矿采选综合利用项目及年产5万吨电池级锂盐项目。06 衡川科技、恩捷股份、中产集团等隔膜龙头加速扩产受益于下游行业的高景气度,不仅原有隔膜企业在不断规划产能扩张,新进入企业数量也在不断增长,隔膜行业的竞争在不断加剧,那些具有先进工艺和技术、成本优势突出、产品品质优良的隔膜生产商有望占据更多市场份额。进入2022年,锂电池隔膜领域的投资热度依旧不减,衡川科技、恩捷股份、中产集团等产业链企业接连落地新项目,投资总额超175亿元。其中,10月,衡川科技年产30亿平方米锂离子电池湿法隔膜项目签约。据悉,该项目总投资110亿元,占地550亩,计划建成12条基膜生产线及配套涂覆产线,项目达产后年产约30亿平方米湿法隔膜,年产值超50亿元,该项目为安庆迎江区首个百亿级工业项目。次月,中产集团成功与江西地方政府签约年产2.6亿平锂电隔膜生产项目。该项目计划投资5.79亿元,达产后年产值可达10亿元,是中产集团围绕地方产业布局重点精准匹配的新材料战略性新兴产业项目。从项目首次对接到双方签订投资协议,仅用时2个月。

作者: 沈蓄所新闻中心 详情
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天气骤冷,磷酸铁锂电池储能在低温环境下的运行特性

      北风起,大雪飞,天气骤冷,随着寒潮的来临,磷酸铁锂电池储能在低温环境下的运行特性引发普遍关注。特别是在我国西北部,内蒙、青海等部分地区气温将降到-20℃以下,随着漫长严寒的冬季的到来,部分地区极端最低温度可达-40℃左右,对磷酸铁锂电池储能电站的运行条件提出严苛的考验。西北地区由于丰富的风光资源和广阔的土地,是新型电力系统新能源建设的主战场,特别是国家推动在沙漠、戈壁、荒漠地区建设大型风光基地,西北地区也是主要的建设场所,通过配套建设磷酸铁锂电池储能或共享储能电站是提升电网调节性能力的主要方式之一。磷酸铁锂电池作为当前最广泛使用的电化学储能电池类型,市场占比超过90%。磷酸铁锂电池最佳运行环境温度在25℃左右,低温性能差是磷酸铁锂电池储能电站的主要缺点,在低温时磷酸铁锂电池主要表现出电解质黏度增大,电解质结晶,离子电导率下降,负极脱嵌锂困难,负极表面析锂,锂离子在正负极之间迁移速率变慢,内阻增大等特征。以某品牌磷酸铁锂电池为例,其允许运行环境温度在-30~55℃左右,需要注意的是,此温度区间主要指其安全运行温度,并非电池的最佳性能运行温度,在0.25P的充放电功率下,0℃时可放电能量在80%左右,-10℃时可放电能量在65%左右,而在-20℃时可放电能量仅在50%左右,随着运行环境温度的下降,其可放电能量急剧下降。更为重要的是,磷酸铁锂电池若长期储存或运行在极端低温环境下,可能会造成不可逆的永久损伤,造成巨大的安全风险和经济损失。可以看出,磷酸铁锂电池运行在0℃以下的温度下,无论是电动汽车还是储能电站,电池的性能均受到严重影响,应当采取措施改善电池的运行环境温度。针对磷酸铁锂电池的低温问题,通过舱体采取保温隔热材料、配置空调或液冷机组、合理设计风道或液冷管路等措施维持储能系统的运行环境温度至关重要,一般维持运行环境温度在15-25℃左右。目前,磷酸铁锂电池储能设备以预制舱集成户外布置为主,以常规风冷热管理方式为例,配置工业空调维护电池舱环境温度,同时根据热仿真实验进行电池舱的风道设计,保障电池簇温度以及温度均衡,并保证电池的一致性。此外,在环境温度过低时,空调常常面临启动困难等问题,一般可通过配置电加热器来辅助抬升舱内温度。随着液冷热管理方式的逐步普及,环境温度过低时,乙二醇水溶液经液冷板加热电池维持储能系统运行温度也是主要方式,目前主流厂家液冷设备的允许最低环境温度在-25~-30℃左右,在更低的环境温度下液冷系统的适应性和经济性也需进一步研究。行业也通过研究正负极和电解质材料缓解电池的低温性能差的固有属性,例如通过研发低温电解质、正极材料掺杂少量元素、负极材料表面处理或包覆等手段提升其低温性能。目前,内蒙、青海、冀北等风光资源富集地新能源普遍配置磷酸铁锂电池储能满足新能源并网需要,多个项目也已并网投运,改善磷酸铁锂电池固有性能和研究温度管理技术对保证西北严寒地区储能系统的安全高效运行至关重要。

作者: 禾木 详情
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可充电锂电池枝晶难题破解

(实习记者张佳欣)据最新一期《焦耳》杂志报道,美国麻省理工学院研究人员解释了可充电锂电池枝晶的形成原因以及如何防止其穿过电解液的方法。这一发现最终可能开启一种新型可充电锂电池的设计之门,这种电池比目前的版本更轻、更紧凑、更安全。到目前为止,可充电锂金属电池的商业用途还很有限,其中一个原因是枝晶。枝晶可在锂表面堆积,渗透到固体电解液中,最终从一个电极交叉到另一个电极,使电池短路。麻省理工学院的早期研究发现,锂离子固体电解质材料在电池充放电过程中来回穿梭,会导致电极的体积发生变化。这不可避免地在固体电解液中产生应力,它必须与夹在中间的两个电极保持完全接触。“为了沉积这种金属,就必须扩大体积,因为新的质量正在增加。因此,锂电池一侧的体积增加了。如果有哪怕是微小的缺陷存在,就将对这些缺陷产生压力,从而导致开裂。”研究团队现在发现,这些压力会导致裂缝,从而形成枝晶。事实证明,解决问题的办法是以正确的方向和适当的力量施加压力。之前,一些研究人员认为枝晶是由纯电化学过程而非是机械过程形成的,但该团队的实验表明,导致问题的是机械应力。电池枝晶的形成过程通常发生在不透明材料的深处,无法直接观察到,因此研究人员开发了一种使用透明电解液制造薄电池的方法,可直接看到和记录整个过程。该团队证明,他们只需施加和释放压力,就可直接控制枝晶的生长,使枝晶与力的方向完全一致。对固体电解质施加机械应力并不能消除枝晶的形成,但它确实可以控制它们的生长方向。这意味着可以引导它们与两个电极保持平行,并防止它们穿过另一侧,从而变得无害。另一种方法是在材料中“掺杂”嵌入原子,使其变形并处于永久的应力状态。实验表明,150到200兆帕斯卡的压力足以阻止枝晶穿过电解液。此前,人们认为类似三明治的多层结构可防止枝晶结构生成。但新的实验证明,在垂直于电池极板方向上挤压材料实际上会加剧枝晶结构的形成。取而代之的应该是沿着平面的压力,就像是从三明治侧面挤压一样。

作者: 沈阳蓄电池研究所有限责任公司新闻中心 详情
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锂价“不降反升”,拐点在哪里?

近期,碳酸锂价格最高达到60万元/吨。本公众号今年9月的文章《脱缰的锂价,奔向何处》,从多个角度分析了锂价的影响因素,并认为“锂价回归之路,不会太顺畅平坦,可能比很多人的预期要坎坷滞缓一些”。彼时,很多人还乐观地以为锂盐价格高位企稳、有望回落,结果“不降反升”。这一轮碳酸锂价格上涨,也让锂电池产业链上下游企业陷入持续躁动与不安。如今,碳酸锂价格达到60万元/吨的新高,我们也尽量尝试寻找价格“拐点”的重要指标。我们无法预知准确的锂价走势曲线,但我们可以尽量判断大致轮廓。01锂价不降反升,行业继续躁动近日,长安汽车董事长在中国汽车工业论坛上吐槽,痛陈当下汽车企业的“苟且”,缺芯、贵电的问题突出,并建议有关部门依法开展反暴利行动,坚决打击个别企业的原材料囤积和炒作,整治电池行业乱象。无独有偶,广汽集团董事长在今年7月的世界动力电池大会上也调侃,汽车企业的钱都被锂电企业赚走了。此后,广汽集团便公告成立锂电池公司,并于10月底正式成立。更有意思的是,广汽在11月初便迫不及待地宣布签约矿企成立合资公司布局原材料降成本,完善上游原材料领域的战略布局。可见,对于下游车企的“向上一体化”,锂电池并非终点,上游锂矿才是终点,因为锂矿才是这一系列价格乱象的罪魁祸首。所以,整个产业链,不是锂电池环节的问题,而是上游锂矿环节的问题。需要强调的是,随着锂盐价格的高企,以及境外锂矿资源可控性问题日渐突出,也不断扰乱了整个产业链的神经,一方面下游需求变得脆弱,另一方面向上买矿成为流行的冲动。素不知,此时进场买矿,反而进一步抬升了锂盐的开采成本,这让锂盐价格的未来回归之路充满了更大变数。不管怎样,锂价高企正在让全行业进入艰难的选择,似乎要么坐以待毙,要么进场豪赌,这就也可以理解汽车巨头的反应了。02锂盐定价的核心逻辑那么,何时是个头?拐点在哪里?关于锂价的影响机制,《脱缰的锂价,奔向何处》中做了全面分析。这一轮锂价上涨,本质是需求驱动,下游需求弹性较大,而上游供给缺乏弹性,导致供需迅速失衡,短期又难以恢复平衡,加之预期推波助澜,锂价应声迅速上涨。这个供需失衡,不是锂盐供给与终端电动汽车及储能的实际需求失衡,而是与直接下游锂电池环节的采购需求失衡。目前,市场普遍的观点:2021年全球锂盐产量约50万吨LCE,需求量约55万吨LCE;2022年预计产量约70万吨LCE,需求量约75万吨LCE;2023年预计全球供给和需求在100万余吨LCE,仍然处于紧平衡状态。换言之,上游锂盐供给跟终端需求是大致匹配的,但与中游锂电池产能的需求是不匹配的,近年中游锂电池环节大量资本涌入,已经有1TWh的名义产能,同时还有TWh级的产能规划,且非富即贵、财大气粗,锂电池产能增速大幅高于锂盐扩产增速,放大了对上游锂盐的供需矛盾。所以,仅仅分析上游供给和终端需求的平衡度,来预判锂盐价格的变动趋势,是不准确的。在这个逻辑下,不是下游新能源汽车及储能需求收缩就可以对上游锂盐供给造成打压,关键还是中游锂电池的产能进击情况何时出现拐点。即便下游终端需求因为成本高企而退缩,但如果中游锂电池环节在资本的追捧下仍然需求旺盛,也不会导致锂盐价格回落。大量资本涌入,改变了锂电池企业的决策机制,不是以“净利润”为依据决定是否开工,而是以“现金流”为依据决定是否开工,而“现金流”因素中最重要的就是资本投入产生的折旧,近年庞大的资本投入囤积了大量的产能及折旧,这些资本成为激化上游锂盐“供不应求”、助推锂盐价格大涨的首要因素。03锂价拐点在哪里?从这两年情况来看,锂盐供给与终端需求的平衡状态对锂盐价格形成并不敏感,而且明年还会继续维持这种状态,但并不代表锂盐价格形成机制一层不变。综上分析可知,锂电池产能端的变化对锂价拐点的形成才更加敏感,且至少两个“前瞻性指标”可以洞见锂电池环节的需求变化:一是锂电池企业“资本支出”增速,这个从目前锂电池行业整体产能落地情况和锂电设备订单预期来看,已经开始放缓,头部企业“在建工程”增速以及锂电设备企业“存货”增速均开始回落,预计2023年将更加明显;二是锂电池产能“现金流平衡点”,锂盐端势必“吃干榨尽”,直到锂电池行业整体达到“现金流平衡点”。目前行业整体毛利率在持续下降后已经在“利润平衡点”挣扎,但由于近年锂电池行业大量资本投入形成了巨量“折旧”,导致“现金流平衡点”的容忍度较高,开工热情依然较高,市场份额为王,但部分锂电企业“经营现金流净额”已经持续下降,预计要到2023下半年甚至2024年才会向“现金流平衡点”挑战。上述情形也解释了为什么锂盐价格大涨,但锂电池企业仍然呈现“热火朝天”的景象。不过,综合来看,锂盐价格继续上涨的动力已经开始减弱,但价格回落尤其大幅回落尚需时日,2023年底之前预计将保持高位。这两个指标,第一个指标相对容易观察,且已经有一定端倪;第二指标涉及个体现金流情况难于及时把握,如果依靠上市公司数据则会滞后。这也是为什么无论光伏硅料,还是锂盐价格的趋势把握,比较困难,因为没有系统性宏观指标可以参考,只有把握大量微观数据才有效。但无论怎样,方法对了,认知就不远了,关于锂盐价格我们需要紧盯锂电池端的开工需求而不是终端用户的装机需求,锂电池企业激情不减,锂盐价格不跌。

作者: 沈阳蓄电池研究所有限责任公司新闻中心 详情
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锂电池产业在全球占据主导位置

在数字时代,有两项发明被认为对推动历史进程具有重要意义。一项是半导体,作为芯片的基本元件,构成了现代电子产品的“大脑”;另一项是锂离子电池(以下简称“锂电池”),作为能源载体驱动全世界的运转。锂电池与我们每个人生活密切相关,从几乎人手一部的手机到笔记本电脑,再到蓬勃发展的新能源汽车和储能产业都离不开它。锂电池虽然首先由欧美国家发明,在日本实现产业化,但当前主导权在中国,特别是被喻为新能源汽车“心脏”的动力锂电池产业发展迅速,截至2021年底,我国产能约占全球70%。我国锂电池产业实现从跟跑、并跑到领跑的跨越式发展。我国自20世纪90年代初期开始进行锂电池研发,1997年建成第一条锂电池生产线。2000年,日本锂电池年产量达5亿多只,占全球市场超90%,而我国年产量仅0.35亿只,且性能远不及国外产品。2000年以前,我国还处于跟随和模仿阶段。为顺应社会发展需求,伴随技术的进步,我国相继出台一系列政策,推动锂电池产业发展,在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》中,动力锂电池被列为高效能源材料技术的优先发展方向。在一系列国家政策支持下,我国锂电池产业进入快速成长阶段,有了长足的进步。、、等锂电池企业迅速崛起。2013年,我国锂电池年产量近47.68亿只,成为全球电池制造大国,实现了从跟跑到并跑的转变。近几年,在碳达峰碳中和目标引领,以及新能源汽车、电化学储能等下游产业的旺盛需求带动下,我国锂电池产业快速发展,已在全球占据主导位置,连续五年成为全球最大锂电池消费市场。工信部赛迪研究院发布的《2021中国锂电产业发展指数白皮书》显示,2021年,全球锂电池市场规模达到545GWh,中国锂电池市场规模约324GWh,占全球市场的59.4%。此外,我国锂电池产品种类不断完善,电池的能量密度、充放电循环寿命、制造成本以及安全性等技术指标也得到大幅提升,基本实现从并跑到领跑的转变。全球十大锂电池厂家排名中,中国占据了6席,其中宁德时代已连续五年位列全球第一。近年来,我国新能源汽车市场保持高速增长。2022年,我国新能源汽车销量有望突破500万辆,新能源汽车的产销量和保有量持续多年保持在全球首位,占比超50%。我国新能源汽车发展态势良好,但人们关注的新能源汽车的电池安全、续航里程、快速充电、成本等问题依然没有完全解决,这给上游的动力电池技术和产业发展指明了方向。研发兼具高能量密度、超安全、快充、长循环寿命和低成本的动力电池是锂电池行业的奋斗目标,也是最终获得全球动力电池主导权的关键。国内学界和产业界,一方面需要从电池的正负极材料、电解液、隔膜等优化改性入手,对全电池体系进行优化设计,进一步提升电池的综合性能;另一方面需要研发新的电池材料体系,创新结构设计,实现电池性能的本质性突破。从短期看,需要通过对现有材料体系的迭代升级和电池结构革新来提升锂电池能量密度,通过提升锂电池正负极材料的稳定性、电解液和隔膜安全性等来提升电池安全性。从长期看,为了应对不同应用场景下的不同需求,锂电池技术路线将朝多元化方向发展,除磷酸铁锂电池和三元锂电池外,发展新的能量密度更高、综合性能更优越、更安全的电池体系势在必行。(中国科学技术大学教授 孙金华)

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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。

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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。

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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。

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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。

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2021年中国铅酸蓄电池行业发展现状与供需情况分析

自2003年开始在铅酸蓄电池行业实施工业产品生产许可证制度以来,国家对于铅酸蓄电池行业制造及回收出台了一系列的环保政策、标准,环保和行业准入等政策的严格执行有利于铅酸蓄电池行业集中和产业升级。目前随着我国经济增长方式的转变,国家对铅酸蓄电池行业的环保要求将日益提高。近年来,我国铅酸蓄电池产量较为稳定,但随着5G网络建设的加速推进,铅酸蓄电池劣势逐渐显现,在通信领域的需求将有所下降。多项政策颁布规范行业发展近年来,我国相继颁布多项政策规范铅酸蓄电池行业的发展,调整产业结构,淘汰落后产能企业,提高行业的准入门槛,加强对行业污染的整治力度。2017年以来,国家对中国铅酸蓄电池行业政策制定,主要有两条主线。一条主线针对废铅酸蓄电池的回收利用税收政策的制定,制定的原因在于,传统再生铅企业税收均在11%左右,而民间铅回收企业税收仅为2%-4%左右,甚至有个别企业,将新电池发票当做销售旧电池的进项做了抵扣。上述现象不仅让国家损失了税收,还让铅酸蓄行业出现了“劣币驱良币”的现象。在这条主线下,《危险废物经营许可证管理办法(修订草案》明确了,采用3%低税率扶持政策,从税收的角度合理控制国家废铅酸蓄电池回收税源的规定,2019年1月所颁发的《铅蓄电池生产企业集中收集和跨区域转运制度试点工作方案》则进一步规范了铅酸蓄电池的回收流程。另一条主线,是技术主线,体现在国家对铅酸蓄电池标准的制定上—。2018年,主管部门发布《电池新国标》,明确了铅酸蓄电池行业“轻量高能”技改方向,并将此作为推动电动自行车新国标的一个辅助管理手段。随后,《电动助力车用阀控式铅酸蓄电池》发布,明确了铅酸蓄电池行业“轻量高能”技改方向,并将此作为推动电动自行车新国标的一个辅助管理手段。行业发展形势严峻,而且从目前部分前线电动自行车经销商的反馈可以预知,未来的相关管控将更为严格,行业环境也将更为严酷。近年来铅酸蓄电池产量较为稳定近年来,我国铅酸蓄电池产量较为稳定,均维持在20000万千伏安时以上。根据中国轻工业信息中心公布的数据显示,2019年我国铅酸蓄电池产量为202489万千伏安时,同比增长4%,2020年,我国铅酸蓄电池产量为22736万千伏安时,同比增长12.28%。从结构上看,国内铅酸蓄电池产量主要集中于浙江、湖北和河北,这三个地方的铅酸蓄电池产量约占全国总产量的55%;此外,江苏、安徽、广东三地的铅酸蓄电池产量占比均超过5%,其余地区铅酸蓄电池产量均小于5%。国内铅酸蓄电池产量最高的省份是浙江省,占全国铅酸蓄电池总产量的30%;其次是湖北省,占比为13%;河北省的产量位居第三,占比为12%。通信领域铅酸蓄电池需求将下降通信领域用铅酸蓄电池是通信网络中的关键基础设施,主要用于通信交换局、基站供电的直流系统等。2019年被认为是5G发展元年,主流运营商纷纷加速5G网络部署。2020年以来,我国政府密集部署5G等新基建项目,国内将领先全球,迅速推进5G网络建设,2020年1月26日,工信部发布数据,2020年全年我国新开通5G基站超60万个。同时,这也对基站用电池提出更高要求,铅酸蓄电池劣势逐步显现,各运营商开始纷纷转向锂电池。与4G基站采用的铅酸蓄电池相较,磷酸铁锂电池在安全性、循环寿命、快速充放等方面具备明显优势,可减少对市电增容改造的依赖,降低网络建设和运营成本,是目前最适合国内5G基站储能电池的技术路线。业内人士指出,通信基站后备电源电池由磷酸铁锂电池逐步替代铅酸蓄电池是大势所趋。从技术层面分析,磷酸铁锂电池循环寿命长、充放电速度快、耐高温性能强,能为5G基站降低运行成本、提升运行效率。一般铅酸蓄电池循环寿命为3-5年,充放电次数为500-600次,而磷酸铁锂电池循环寿命达10年以上,充放电次数为3000次以上,也就是说,在基站全生命周期内,如使用铅酸蓄电池,需要更换电池,而磷酸铁锂电池则无需拆换。虽然现阶段磷酸铁锂电池成本费用比铅酸蓄电池高1-2倍,但在5000次循环系统使用寿命下,磷酸铁锂电池成本费用仅为铅酸蓄电池的1/3。从长期运行经济效益来看,磷酸铁锂电池使用成本更低。由于国家政策的大力支持,例如新国标引发电池“轻量化”,直接减少对铅的用量。而锂电梯次电池逐渐替代铅蓄电池,2020年中国铁塔将完全不使用铅蓄电池。较早之前,中国移动通信集团有限公司也发布公告,计划采购不超过25.08亿元的通信用磷酸铁锂电池共计6.102亿Ah(规格3.2V)。公开资料显示,2020年,新建及改造的5G基站磷酸铁锂需求量约10GWh,未来磷酸铁锂电池市场需求仍将持续增加,铅蓄电池需求量将继续下降。一般国内通信基站电池的使用寿命为5年,按照一个基站配备2组48V400Ah铅酸蓄电池计算,每个基站的需求为38.4Kvah。因此,前瞻测算,2020年,我国通信领域新增基站用铅酸蓄电池需求规模进一步下降至2304万千伏安时。注:由于统计局及相关行业协会仅统计每年铅酸蓄电池的产量,前瞻根据国家统计局提供的铅酸蓄电池的产量数据以及通信行业发展趋势,对通信领域新增基站用铅酸蓄电池的需求规模进行测算,此为测算数据。但是,尽管磷酸铁锂电池已在5G基站中广泛应用,其应用技术也已达到现有5G基站备用电池标准,但想要实现磷酸铁锂电池在基站中的规模化应用还有待时日。现有铅酸蓄电池还没有全部退役,磷酸铁锂电池想要全部替换铅酸蓄电池至少还需5-8年时间。此外,磷酸铁锂电池的回收技术门槛高、回收流程复杂、回收价值有限等问题也限制了磷酸铁锂电池的规模化发展,铅酸蓄电池回收工艺成熟,且其回收流程简单,具备一定的经济性。所以,整体来看,锂电化会在部分应用场景中成为趋势,但在用电量大、安全性要求高的场合,铅蓄电池仍有着不可替代的优势,但随着锂电池技术、安全性的不断提高,锂电池对铅酸蓄电池的替代将越来越明显。整体来看,在通信领域,我国基站用铅酸蓄电池需求规模将逐步下降,但要实现锂电池对铅酸蓄电池的完全替代,还需要一定的时间。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
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美国能源部发布的“储能大挑战”报告(三):锂离子电池和铅蓄电池

中国储能网讯:二.锂离子电池技术锂离子电池广泛应用于固定储能市场和交通运输市场,它们也是消费电子产品中的主要电源。多家琛分析机构预计,锂离子电池在未来10年内仍将占据储能部署的大部分市场份额。储能技术正在从铅酸电池过渡到具有更长的循环寿命和工作寿命的电池,例如锂离子电池。但是,锂离子电池的易燃性是需要在系统工程设计进行改进的问题。而普鲁士蓝类钠离子电池是另一种提供高功率和极长循环寿命的新型电池,可以满足苛刻的直流应用性能要求。美国能源部为此为开发和生产这种电池的一家初创公司提供了资助。1.锂离子电池市场锂离子电池市场是增长最快的可充电电池市场。从2013年至2018年,锂离子电池在所有市场的全球销售额增长了一倍以上。交通运输行业在锂离子电池市场上占主导地位,也是增长最快的行业,各种汽车采用了60%的锂离子电池。根据Avicenne公司发布的调查报告,全球锂离子电池市场规模在2018年为400亿美元,如图9所示,这相当于在全球部署172GWh的电池储能系统,到2019年增至195GWh。几家分析机构预测未来十年的锂离子市场发展趋势。其基本假设以及分析中包括的市场取决于具体的来源。本节概述了这些分析和假设。图9.全球锂离子电池在未来10年在各种市场的应用图10. 彭博社新能源财经公司对锂离子电池在全球各地市场的部署预测图11. Avicenne公司对锂离子电池在全球各地市场的部署预测彭博社新能源财经公司(BNEF)和Avicenne公司预测了2030年全球所有市场的锂离子电池部署情况,分别如图10和11所示。彭博社新能源财经公司预测,锂离子电池在全球消费类电子产品、固定储能市场和运输领域的应用将超过2TWh。Avicenne公司的预测涵盖了以下两种情况的市场以及其他市场(例如医疗设备和电动工具),而两项研究中,都认为交通运输行业将采用90%以上的锂离子电池。彭博社新能源财经公司(BNEF)预计到2030年运输行业采用的锂离子电池容量将达到1.8TWh,而Avicenne公司预计到2030年运输行业采用的锂离子电池容量将达到0.7~1.0TWh。国际能源署(IEA)发布的《2020年全球电动汽车展望》报告只评估了交通运输行业,并按国家和地区预测了混合动力和插电式混合动力电动汽车(xEV)的销量。评估的第一种情况是“既定政策,并基于当前的目标、计划和政策措施。此方案包括各国实现的混合动力和插电式混合动力电动汽车(xEV)部署目标、燃油车辆淘汰计划、购买激励措施,以及针对全球七个主要市场(美国、欧盟、中国、日本、加拿大、智利、印度)。还考虑了原始设备制造商发布的有关扩大混合动力和插电式混合动力电动汽车(xEV)车型范围的计划以及扩大其产量的计划的公告。根据国际能源署(IEA)发布的STEPS方案,到2030年,全球车辆所需的锂离子电池容量为1.6TWh,这与彭博社新能源财经公司(BNEF)估计的1.8TWh相似。图12和图13分别按移动性细分和区域详细说明了国际能源署(IEA)的STEPS方案。如图12所示,轻型车辆是采用移动式锂离子电池的最大类别。而中国拥有最大的移动锂离子电池市场,如图13所示。图12.根据国际能源署(IEA)STEPS情景下预计的全球锂离子电池部署量(按车辆类别:电动客车、轻型车辆、中型和重型车辆)图13.根据国际能源署(IEA)STEPS情景下预计的全球锂离子电池部署量(按地区)锂离子电池容量是根据全球汽车销售量(按类别)以及每种汽车的典型车载电池尺寸估算得出的。国际能源署(IEA)还评估了第二种方案“可持续发展方案”,该方案假设混合动力和插电式混合动力电动汽车(xEV)占据了全球轻、中、重型车辆和公共汽车的30%的汽车销售份额。在这种情况下,到2030年可以增加多达3TWh的锂离子电池容量。图14比较了国际能源署(IEA)的这两种情况。图14. 根据国际能源署(IEA)STEPS情景下,在xEV行业中预计的全球年度锂离子电池部署量尽管有许多其他预测,但欧洲电动汽车市场规模在2020年首次超过了中国,预计2020年将超过100万辆电动汽车。这种增长与欧洲的持续政策和补贴有关,而中国则减少了其电动汽车补贴。例如,德国已设定了到2030年生产710万辆电动汽车的目标,并为每辆新型电动汽车和混合动力汽车提供最高9000欧元的补贴。德国还将在电池的研究和生产上投资超过15亿欧元,计划到2025年开始扩大生产规模。为了支持电动汽车市场的快速扩展,许多厂商都在投资电动汽车充电基础设施。全球电动汽车充电端口目前超过了100万个,这是过去三年总和的两倍。欧洲是电动汽车市场扩张的领头羊,其电动汽车充电基础设施在2017年至2020年之间增长了五倍。在同一时期,中国增长了158%,美国的增长了65%。而在氢燃料电池汽车方面进行了大量投资的日本只增长了30%。与交通运输行业的增长相比,固定储能增长比较平缓。这通常是因为可再生能源通常是成本最低的发电来源,但是需要存储其电力以减缓可变性。而美国是全球固定储能部署的领导者。例如,在太阳能发电设施替代装机容量为9GW的天然气发电设施之后,加州电网估计需要部署装机容量为12GW的储能系统进行平衡。到目前为止,加州公用事业委员会已批准了装机容量总计为5.1GW的电池储能系统,计划到2022年完成部署。2.锂离子电池的制造图15.全球锂离子电池生产区域如图15所示,全球锂离子电池制造的大部分都在中国、美国、亚洲其他国家和欧洲各国。如今,中国以将近全球电池产能80%(电池容量为525GWh)占据市场主导地位。此外,到2025年电池产能将达到1400GWh,其市场占有率超过60%(图16)。相比之下,美国落基山研究所预计2023年全球锂离子电池的生产能力为1300GWh,其中一半在中国。图16.  计划建设(蓝色)或在建(红色)的锂离子电池制造工厂生产能力美国是全球第二大电池生产国,其电池生产能力为当前全球电池生产容量的8%,这主要归功于内华达州运营的特斯拉和机松下公司合资的电池工厂。而如今美国正在建设更多的电池生产工厂,而凭借积极的新法规和政府支持的融资,欧洲的电池制造业有望显著增长。尽管当今中国在电池制造业中已经确立主导地位,但由交通运输行业推动的增长可能会改变未来的全球足迹。欧洲为在本地和区域性增长制定了强有力的政策和激励措施。欧洲电池联盟预测,到2025年,欧洲的电池制造行业规模可能达到2500亿欧元。目前,计划在法国的杜文市和德国的凯撒斯劳滕建设两个大型生产工厂,这些工厂可以为100万辆电动汽车生产电池。法国和德国在电池生产的投资分别为15亿欧元和35亿欧元。图17和图18总结了锂离子电池的四个主要部分的整体制造能力:阳极、阴极、电解质盐和电解质溶液。目前,锂离子阳极主要由石墨组成,并主要由五个国家生产:中国、日本、美国、韩国和印度,分别占到全球产量的76%、13%、6%、4%和1%。锂离子阴极在9个国家和地区生产,其组成随着新的低钴化学技术的发展而变化。超过一半(58%)在中国制造,其次是日本和韩国,它们分别占近17%。美国生产的阴极不到全球的1%。中国制造占多数。图17.全球锂离子电池组件制造分布电池和原料(例如金属)的供应和精炼以及各种锂离子化学物质的分配是锂离子市场上的重要考虑因素,但不在本文档的范围之内。3.锂离子电池研发美国能源部车辆技术办公室已经确定了xEV电池(以及12V起停动力电池)的商业化所面临的主要挑战:成本、性能、寿命、耐受性、回收利用和可持续性。针对这些改进的关键研究领域包括:•快速充电能力•硅阳极•高能的低钴阴极•高压阴极•高压电解液•锂金属阳极•固态电池•电池回收。图18提供了xEV锂离子电池的成本和技术发展趋势。图19概述了候选电池技术及其满足美国能源部(DOE)成本目标的可能能力。由于不同电池技术的差异很大,电池研究还包括多个活动的重点是解决整个电池供应链中的高成本领域。图18.电动汽车锂离子电池的成本和技术趋势图19.未来各种电池技术成本降低的潜力三、铅酸电池铅酸电池如今已经广泛应用在交通运输和固定储能市场用,主要为所有类型的公路和越野车辆提供SLI服务。此外,铅酸电池大量应用在工业部门,其中包括电信行业备份电源、UPS和数据中心以及叉车。如今,用于电网相关储能系统的应用量相对较少。1.铅酸电池市场2013~2018年,全球铅酸电池年销售额增长了20%以上,达到370亿美元。目前,铅酸电池占到所有可充电电池市场的70%以上;铅酸电池销售额的75%来自汽车SLI领域。江森自控公司以233亿美元的销售在汽车行业占主导地位。而Enersys公司以142亿美元的销售额在工业行业中领先。图20和图21分别以应用场合和行业销售额(10亿美元)与储能容量(GWh)的比例展现当前的全球铅酸电池市场情况。图20.按应用划分的2018年全球铅酸电池部署量(%GWh)图21.按公司划分的2018年铅酸电池销售量Pillot 公司预测,到2030年,铅酸电池需求将以5%的年增长率增长(如图22所示)。尽管铅酸电池目前是固定和运输应用(对于SLI)中最常见的电池,但预计到2025年它们的储能容量(GWh)仍将领先,但可能会滞后于销售额。希望在2020年及以后,轻度混合动力和启停混合动力汽车将成为高级铅酸电池的增长领域。图22.预计全球所有市场的铅酸蓄电池需求预计到2025年,新车的销售量将使铅酸电池需求可能小幅增长,届时其增长将趋于平稳(如图23所示)。由于更换电池的时间比较频繁(最短的工作寿命为3年),尽管中型和重型车辆的电池规模更大,但由于它们在总销量中的显著优势,所有SLI应用(GWh)中有70%以上都来自轻型车辆(如图24所示)。图23.彭博社新能源财经公司预计各地汽车销量中铅酸电池产能的增长图24.按类别划分的汽车销量预计铅酸电池产能增加量用于混合动力汽车起停(12V)的铅酸电池是铅酸电池市场潜在的增长领域。微型混合动力汽车比传统汽车节省5%的燃料,其价格比全混合动力电动汽车便宜10倍。如图25和26所示,2017年是固定储能市场铅酸电池快速增长的元年。图25表明,其增长主要是由中国的强劲市场需求推动的,欧洲也有一些增长,而美国的增长则很少。图26详细说明了应用领域细分情况。在2017年之前,固定市场主要是与电网相关的应用,此外工业用途也推动了爆炸性增长。铅酸电池行业厂商认为,基于技术进步和市场发展,铅酸电池在未来的固定式储能市场中仍然具有巨大的商机,其中包括:·投资于电池双极设计以增加能量密度,并降低成本。·用户侧储能和其他对安全至关重要的应用。·电信行业将在发展中国家发展,并用于5G技术的部署。图25全球铅酸电池市场增长主要是由中国的强劲需求推动(2008年~2020年)图26  铅酸电池在各种领域的应用(2008年~2020年)2.铅酸电池在美国的生产在美国,铅酸电池行业的年产值为263亿美元。它们在美国国内生产,并且99%被回收。铅酸电池在美国18个州生产。此外,美国有10个州有电池回收设施,有9个州拥有技术开发设施,还有10个州的公司为铅酸工业提供原材料(例如石墨)或设备。铅酸电池行业已经在美国38个州创造了近25,000个工作岗位(制造。回收、运输、分配和采矿)。图27和28分别显示了美国电池制造设施分布和创造的就业机会。图27.美国铅酸电池行业及相关产业分布图28美国各州与铅酸电池行业相关的工作分布

作者: 刘伯洵编译 详情
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千亿投资涌向湖南郴州 “新锂都”打造“电池之都”

继青海、西藏、四川、江西之后,湖南渐成我国又一锂矿富集区,湖南郴州更是头顶“新锂都”光环。2022年12月末,湖南郴州举行含锂资源项目合作的招商引资项目集中签约仪式。郴州市桂阳县人民政府与宁夏汉尧富锂科技有限公司、大为股份签订相关项目合作协议,签约金额共计343亿元。“郴州的锂矿资源非常丰富,目前仍在进一步勘探中,在资源换产业的政策指引下,当地锂电产业开发刚刚开始,郴州正在瞄准打造‘电池之都’。”接近当地政府的人士向上海证券报记者表示。就在2022年12月上旬,鞍重股份公告称,公司与企业联合体联合投资郴州含锂多金属矿采选、碳酸锂、混合储能及电芯项目,分三期建设,项目总投资约260亿元。2022年11月初,大中矿业公告称,在郴州总投资约160亿元打造锂电产业链。据统计,在过去的半年时间里,依托锂矿资源,郴州已经吸纳了超千亿元锂电产业投资。千亿投资待发2022年12月28日,大为股份与桂阳县人民政府签署了《投资合作协议》,公司拟在湖南省郴州市桂阳县建设含锂矿产资源综合利用及锂电池产业链项目、新能源专用车基地项目。协议显示,大为股份(及其控股、参股、合作企业)拟定项目总投资约220亿元。其中,锂矿采选、碳酸锂以及环保、尾渣处理项目投资90亿元,锂电正级材料、锂电池相关生产项目投资120亿元,新能源专用车基地投资10亿元。同一天,桂阳县人民政府与宁夏汉尧富锂科技有限公司签订相关项目合作协议,宁夏汉尧富锂科技有限公司总投资123亿元建设含锂矿产资源采选、碳酸锂加工、正极材料及锂电池生产项目。2022年12月上旬,鞍重股份公告称,公司与郴州市临武县人民政府签署《投资合作协议书》,协议约定公司与企业联合体联合投资含锂多金属矿采选、碳酸锂、混合储能及电芯项目,分三期建设,项目总投资约260亿元。此前,大中矿业披露160亿元投资湖南郴州,并拿下当地锂资源。按照计划,在临武县政府按照每5GWh电池项目配置1万吨碳酸锂资源标准的情况下,大中矿业及公司控股、参股、合作企业拟定项目总投资约160亿元,其中采选项目投资40亿元,管道输送、碳酸锂加工以及新型建材项目投资20亿元,锂电池生产项目投资100亿元。2022年10月,上海安能工建矿业集团与临武县政府签订锂矿资源开发合作协议,计划在临武投资406亿元开采锂矿,预计年产原矿3000万吨,精选碳酸锂15万吨,发展锂电池产业,布局全产业链模式。2022年6月,“百家电池企业走进郴州”招商大会在临武县举行,182家电池企业齐聚郴州,14家企业现场签约,签约总额101.3亿元。“资源换产业”“对各地政府来说,肯定都希望锂电产业链留在当地,用资源换产业,而不是仅仅开采锂矿,这也就要求相关企业不得不组合联合体,打造锂电全产业链。”一家锂电产业上市公司相关人士表示。据公告,桂阳县将助力大为股份拿下当地锂矿。协议显示,在省市县政府组织资源调查完成后,符合矿业权设置条件,由大为股份全额出资和桂阳县蓉城集团有限公司在桂阳组建项目公司,项目公司参与摘牌,项目公司参与含锂矿产资源采矿、选矿、碳酸锂冶炼建设、生产和运营。当地将统筹协调各部门对大为股份办理相关手续进行协助、指导。此举正是为了以锂矿资源换来锂电产业。根据协议,大为股份承诺按照全产业链“下游带动上游企业”的原则,根据项目进度推进电池项目与含锂矿产资源采、选、冶设施规划、设计、建设。项目按照每1万吨碳酸锂配置不低于5GWh的电池产能要求在桂阳县建设电池生产线,其他产能在郴州市内配置。在取得矿业权后1年内,大为股份承诺形成项目全产业链,含锂矿产资源(含碳酸锂)不外运出郴州。值得注意的是,根据协议,大为股份还将利用其股东在盐田港的优势,协助郴州国际陆港对接盐田港,发展郴州地区国际物流产业;利用其股东在地产领域的优势,在郴州地区发展康养地产与养老服务产业。临武县与大中矿业之间的合作同样遵循了资源换产业的原则。公告显示,临武县政府原则上于2023年3月底,支持大中矿业通过法定程序依法取得目标区域空白区含锂多金属探矿权;在2023年4月19日前,支持大中矿业整合目标区域矿业权,并协助大中矿业办理好相关主体变更登记手续。大中矿业承诺,其含锂矿产资源(含碳酸锂)不外运出郴州市。大中矿业承诺在协议签订之日起30个工作日内,在临武产业开发区设立登记公司,各公司合计注册资本累计不低于10亿元,并以设立的公司开展相关项目合作业务,在临武进行缴税,且经营时限不得低于10年。“新锂都”谋求全产业链据报道,郴州正围绕资源换产业、资源换市场、资源换财源的发展模式,构建“锂矿—材料—电池—终端—回收”五位一体的锂电池全生命、全产业链的发展新格局。2022年8月,郴州当地相关政府人士表示,当前是郴州锂电池产业发展的重要机遇期,也是郴州发展重要机遇期,郴州作为矿产资源丰富的地区,要以资源换产业,以锂资源推动郴州形成锂电池产业上下游全产业链条;要形成合力,合理规划郴州的锂电池产业布局,临武具有锂电池的资源优势,郴州将在临武发展锂电池产业基础上,继续发挥临武资源优势,打造形成3000亿元以上产业。据悉,2022年11月,临武县召开涉锂矿山资源整合动员会,动员部署涉锂矿山资源整合工作。动员会提出,由政府主导,按“政府+平台公司+龙头企业”模式,强化措施,按含锂矿产资源(原料)不出临武的总要求,实施含锂矿产资源整合归集。2022年发布的《关于郴州市加快电池产业发展打造“电池之都”的决定》提出,坚持锂矿资源就地深度转化的原则,最大限度发挥资源效益。围绕“老乡回故乡、存量变增量、资源换财源、龙头来牵头”,加大资源招商、链条招商、以商招商力度,瞄准电池产业国内排名前十及电池细分领域龙头企业,引进落地一批投资规模大、科技含量高、发展前景好的电池产业项目,推动形成电池产业头雁效应。上述决定还提出,要充分发挥龙头企业的资本、技术、市场等优势,打通锂矿等电池资源到电池材料的产业链上游环节,带动电池全产业链上中下游协同发展,打造电池产业集群。

作者: 记者 夏子航 详情
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73家企业入局 锂电池产业链“大扩产”

当前国内风电、光伏基地的建设,直接带动了锂电储能需求,相关产业的订单快速增长,产品供不应求。双碳背景下,加快以锂电为代表的新型储能迫在眉睫。在此背景下,各企业纷纷开启了锂电储能扩产计划。据统计,2022年第四季度73家锂电池企业投资扩产项目多达82个,投资金额累计超4167.36亿元,新增钾电池产能超过644GWh!01 宁德时代、国轩高科、亿纬锂能等投资超两千亿扩产锂电当前新能源车的渗透已从政策驱动转向需求驱动,叠加储能行业的快速增长,共同支撑锂电池的下游需求,由此展开的电池新能源产业链“扩产潮”仍在继续。据统计,2022年第四季度,以派能科技、鹏辉能源、宁德时代、国轩高科、亿纬锂能等为代表的锂电池企业相继公布了多个新投建项目,整体投建资金超2260.53亿元,建设年产能达644.1GWh(部分项目未披露投资金额及产能),较去年同期扩产能步子迈的更大。规模最大的项目是宁德时代贵州动力电池生产基地项目。项目规划建设年产60GWh动力及储能电池生产制造基地。项目分两期建设,其中一期用地约885亩,规划建设年产能30GWh动力及储能电池生产线及相关配套设施,生产线自动化率达95%。次之,是航天锂电50GWh磷酸铁锂圆柱形电芯产业园项目。据了解,该项目总规划占地约3000亩,计划总投资300亿元。项目以电芯为核心,涵盖正极材料、负极材料、隔膜材料、电解液材料等配套产业,建成千亿产值的锂电池生产基地。项目一期规划占地502.68亩,计划投资30亿元,建设5GWh磷酸铁锂电芯生产线,规划建筑面积约25万平米,新上10条生产线,主要产品为自主研发的38910和46800新型动力电池。项目建成达产后,预计年产值约为50亿元,带动就业2000人。02 杉杉股份、中科电气、合纵科技等投资扩产材料202万吨受益于下游旺盛需求,加之自去年下半年以来,锂电部分材料价格大幅上涨,至今维持高位,使得部分材料产品具备了广阔的市场前景以及较高的产出回报率。为了紧抓锂电产业发展机遇,自2022年以来,部分锂电池上游材料企业也纷纷定增募资扩产。2022年第四季度,杉杉股份、中科电气、国轩高科、合纵科技等企业推出了756.3亿元的锂电池原材料投资扩产项目。规模最大的项目是云南杉杉新材料有限公司年产30万吨锂离子电池负极材料一体化基地项目。项目分两期,一期规模为年产20万吨锂离子电池负极材料,二期规模为年产10万吨锂离子电池负极材料。建设地点位于云南安宁工业园区草铺片区,项目年产负极材料20万吨,占地面积约937.70亩,建设磨粉车间、改性车间、预石墨化车间、石墨化车间、碳化车间等生产设施,另外建设仓储工程、公辅工程、环保工程以及办公生活等配套设施。从地理位置看,目前产业链企业开始往四川、江西、云南、湖北等地集中,尤其是锂矿资源较为丰富的地区;从竞争格局来看,企业一体化产业发展路径愈发明晰;从投资企业来看,该领域成为化工、矿产企业首选跨界投资领域。03 嘉元科技、华创新材、万顺新材等锂电池铜箔扩产提速2022年第四季度锂电池材料市场持续火爆。作为锂电池的原材料的铜箔需求强烈,产品供不应求。业内预计,到2025年全球锂电铜箔总需求量将达75.7万吨2020-2025年均复合增速为29.3%。当前,主流铜箔企业均在加码扩产。据国际能源网/储能头条统计,今年第四季度以来包括嘉元科技、华创新材、万顺新材等企业合计投资超683亿元扩产,最终产能达95.5万吨。10月28日,四川铭丰年产10万吨铜箔项目在四川省宜宾市长宁县正式开工建设。该项目计划总投资52亿元,将分四期建设,主要建设年产10万吨铜箔生产线等,将生产锂电铜箔、电子电路铜箔等产品。其中一期项目于2022年10月开工建设,总投资15亿元,预计2023年6月建成投产。项目将为宁德时代等企业提供配套原材料,项目全面建成后预计年产值将达100亿元。除此之外,华创新材在第四季度相继投资建设了3个铜箔项目,投资额高达260亿元,最终产能达30万吨。04 永太科技、多氟多、天赐材料等斥巨资加码电解液作为锂电池“血液”的电解液,其需求随着动力电池的火爆而快速增长。在此背景下,今年以来,电解液厂商掀起扩产潮,头部企业继续加码电解液及其原材料产能,同时其他领域的公司也纷纷跨界入局。今年第四季度,电解液龙头企业永太科技、多氟多、天赐材料的扩产步伐加快。据国际能源网/储能头条(chuneng365)统计,今年第四季度合计投资超158.85亿元扩产电解液项目,最终产能达136.5万吨。11月9日,胜华新材发布公告称,拟与榆林化学榆高化工有限责任公司合资设立胜华新能源科技(乐山)有限公司,投资65亿元建设60万吨/年锂电池电解液项目。此外,胜华新材已规划电解液产能50万吨/年,其中东营30万吨/年项目预计2022年12月建成,武汉20万吨/年电解液项目预计2023年10月建成。12月17日上午,总投资12亿元的天赐年产20万吨锂电池电解液及10万吨锂电池回收项目在广东省江门市新会区珠西新材料集聚区正式开工。天赐材料是中创新航锂电池电解液的主力供应商,此次项目落户江门新会也主要是为配套中创新航。国际能源网/储能头条了解到,天赐材料在上半年就已加快布局。仅5~7月,天赐材料就发布三项电解液项目公告,分别是拟通过孙公司福鼎市凯欣电池材料有限公司自筹资金投资13.32亿元建设30万吨/年锂电池电解液改扩建等项目;拟在广东江门投资12亿元建设20万吨/年锂离子电池电解液项目;全资子公司江苏天赐高新材料有限公司计划投资12亿元建设20万吨/年锂电池电解液改扩建项目。05 4个锂盐项目落地,国城控股、赣锋锂业、凯盛新材等投资2022年第四季度锂盐产品行情持续紧俏。面对下游激增的需求,产业链上游也加快了布局动作,产业资本更是不惜重金抢夺市场先机。据国际能源网/储能头条统计,今年第四季度以来包括国城控股、赣锋锂业、凯盛新材等企业合计投资超132.5亿元扩产锂盐项目,产能达31万吨。其中,11月下旬才披露拟与大中矿业等在内蒙古赤峰投资200亿元新建碳酸锂、正极材料等项目,国城矿业控股股东国城控股集团有限公司(简称“国城控股”)又将目光瞅准四川德阳,准备再次豪掷重金扩充锂盐产能。12月22日,国城控股与德阳市下属的绵竹市政府就“20万吨基础锂盐项目”签订投资协议书。根据协议内容,德阳、阿坝、国城控股三方将在德阿产业园共同建设20万吨基础锂盐项目,项目总投资为105亿元。赣锋锂业则在10月30日发布公告,称与横峰县人民政府于近日签署《投资协议》,双方一致同意公司在江西省上饶市横峰县投资建设年产600万吨锂矿采选综合利用项目及年产5万吨电池级锂盐项目。06 衡川科技、恩捷股份、中产集团等隔膜龙头加速扩产受益于下游行业的高景气度,不仅原有隔膜企业在不断规划产能扩张,新进入企业数量也在不断增长,隔膜行业的竞争在不断加剧,那些具有先进工艺和技术、成本优势突出、产品品质优良的隔膜生产商有望占据更多市场份额。进入2022年,锂电池隔膜领域的投资热度依旧不减,衡川科技、恩捷股份、中产集团等产业链企业接连落地新项目,投资总额超175亿元。其中,10月,衡川科技年产30亿平方米锂离子电池湿法隔膜项目签约。据悉,该项目总投资110亿元,占地550亩,计划建成12条基膜生产线及配套涂覆产线,项目达产后年产约30亿平方米湿法隔膜,年产值超50亿元,该项目为安庆迎江区首个百亿级工业项目。次月,中产集团成功与江西地方政府签约年产2.6亿平锂电隔膜生产项目。该项目计划投资5.79亿元,达产后年产值可达10亿元,是中产集团围绕地方产业布局重点精准匹配的新材料战略性新兴产业项目。从项目首次对接到双方签订投资协议,仅用时2个月。

作者: 沈蓄所新闻中心 详情
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天气骤冷,磷酸铁锂电池储能在低温环境下的运行特性

      北风起,大雪飞,天气骤冷,随着寒潮的来临,磷酸铁锂电池储能在低温环境下的运行特性引发普遍关注。特别是在我国西北部,内蒙、青海等部分地区气温将降到-20℃以下,随着漫长严寒的冬季的到来,部分地区极端最低温度可达-40℃左右,对磷酸铁锂电池储能电站的运行条件提出严苛的考验。西北地区由于丰富的风光资源和广阔的土地,是新型电力系统新能源建设的主战场,特别是国家推动在沙漠、戈壁、荒漠地区建设大型风光基地,西北地区也是主要的建设场所,通过配套建设磷酸铁锂电池储能或共享储能电站是提升电网调节性能力的主要方式之一。磷酸铁锂电池作为当前最广泛使用的电化学储能电池类型,市场占比超过90%。磷酸铁锂电池最佳运行环境温度在25℃左右,低温性能差是磷酸铁锂电池储能电站的主要缺点,在低温时磷酸铁锂电池主要表现出电解质黏度增大,电解质结晶,离子电导率下降,负极脱嵌锂困难,负极表面析锂,锂离子在正负极之间迁移速率变慢,内阻增大等特征。以某品牌磷酸铁锂电池为例,其允许运行环境温度在-30~55℃左右,需要注意的是,此温度区间主要指其安全运行温度,并非电池的最佳性能运行温度,在0.25P的充放电功率下,0℃时可放电能量在80%左右,-10℃时可放电能量在65%左右,而在-20℃时可放电能量仅在50%左右,随着运行环境温度的下降,其可放电能量急剧下降。更为重要的是,磷酸铁锂电池若长期储存或运行在极端低温环境下,可能会造成不可逆的永久损伤,造成巨大的安全风险和经济损失。可以看出,磷酸铁锂电池运行在0℃以下的温度下,无论是电动汽车还是储能电站,电池的性能均受到严重影响,应当采取措施改善电池的运行环境温度。针对磷酸铁锂电池的低温问题,通过舱体采取保温隔热材料、配置空调或液冷机组、合理设计风道或液冷管路等措施维持储能系统的运行环境温度至关重要,一般维持运行环境温度在15-25℃左右。目前,磷酸铁锂电池储能设备以预制舱集成户外布置为主,以常规风冷热管理方式为例,配置工业空调维护电池舱环境温度,同时根据热仿真实验进行电池舱的风道设计,保障电池簇温度以及温度均衡,并保证电池的一致性。此外,在环境温度过低时,空调常常面临启动困难等问题,一般可通过配置电加热器来辅助抬升舱内温度。随着液冷热管理方式的逐步普及,环境温度过低时,乙二醇水溶液经液冷板加热电池维持储能系统运行温度也是主要方式,目前主流厂家液冷设备的允许最低环境温度在-25~-30℃左右,在更低的环境温度下液冷系统的适应性和经济性也需进一步研究。行业也通过研究正负极和电解质材料缓解电池的低温性能差的固有属性,例如通过研发低温电解质、正极材料掺杂少量元素、负极材料表面处理或包覆等手段提升其低温性能。目前,内蒙、青海、冀北等风光资源富集地新能源普遍配置磷酸铁锂电池储能满足新能源并网需要,多个项目也已并网投运,改善磷酸铁锂电池固有性能和研究温度管理技术对保证西北严寒地区储能系统的安全高效运行至关重要。

作者: 禾木 详情
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可充电锂电池枝晶难题破解

(实习记者张佳欣)据最新一期《焦耳》杂志报道,美国麻省理工学院研究人员解释了可充电锂电池枝晶的形成原因以及如何防止其穿过电解液的方法。这一发现最终可能开启一种新型可充电锂电池的设计之门,这种电池比目前的版本更轻、更紧凑、更安全。到目前为止,可充电锂金属电池的商业用途还很有限,其中一个原因是枝晶。枝晶可在锂表面堆积,渗透到固体电解液中,最终从一个电极交叉到另一个电极,使电池短路。麻省理工学院的早期研究发现,锂离子固体电解质材料在电池充放电过程中来回穿梭,会导致电极的体积发生变化。这不可避免地在固体电解液中产生应力,它必须与夹在中间的两个电极保持完全接触。“为了沉积这种金属,就必须扩大体积,因为新的质量正在增加。因此,锂电池一侧的体积增加了。如果有哪怕是微小的缺陷存在,就将对这些缺陷产生压力,从而导致开裂。”研究团队现在发现,这些压力会导致裂缝,从而形成枝晶。事实证明,解决问题的办法是以正确的方向和适当的力量施加压力。之前,一些研究人员认为枝晶是由纯电化学过程而非是机械过程形成的,但该团队的实验表明,导致问题的是机械应力。电池枝晶的形成过程通常发生在不透明材料的深处,无法直接观察到,因此研究人员开发了一种使用透明电解液制造薄电池的方法,可直接看到和记录整个过程。该团队证明,他们只需施加和释放压力,就可直接控制枝晶的生长,使枝晶与力的方向完全一致。对固体电解质施加机械应力并不能消除枝晶的形成,但它确实可以控制它们的生长方向。这意味着可以引导它们与两个电极保持平行,并防止它们穿过另一侧,从而变得无害。另一种方法是在材料中“掺杂”嵌入原子,使其变形并处于永久的应力状态。实验表明,150到200兆帕斯卡的压力足以阻止枝晶穿过电解液。此前,人们认为类似三明治的多层结构可防止枝晶结构生成。但新的实验证明,在垂直于电池极板方向上挤压材料实际上会加剧枝晶结构的形成。取而代之的应该是沿着平面的压力,就像是从三明治侧面挤压一样。

作者: 沈阳蓄电池研究所有限责任公司新闻中心 详情
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锂价“不降反升”,拐点在哪里?

近期,碳酸锂价格最高达到60万元/吨。本公众号今年9月的文章《脱缰的锂价,奔向何处》,从多个角度分析了锂价的影响因素,并认为“锂价回归之路,不会太顺畅平坦,可能比很多人的预期要坎坷滞缓一些”。彼时,很多人还乐观地以为锂盐价格高位企稳、有望回落,结果“不降反升”。这一轮碳酸锂价格上涨,也让锂电池产业链上下游企业陷入持续躁动与不安。如今,碳酸锂价格达到60万元/吨的新高,我们也尽量尝试寻找价格“拐点”的重要指标。我们无法预知准确的锂价走势曲线,但我们可以尽量判断大致轮廓。01锂价不降反升,行业继续躁动近日,长安汽车董事长在中国汽车工业论坛上吐槽,痛陈当下汽车企业的“苟且”,缺芯、贵电的问题突出,并建议有关部门依法开展反暴利行动,坚决打击个别企业的原材料囤积和炒作,整治电池行业乱象。无独有偶,广汽集团董事长在今年7月的世界动力电池大会上也调侃,汽车企业的钱都被锂电企业赚走了。此后,广汽集团便公告成立锂电池公司,并于10月底正式成立。更有意思的是,广汽在11月初便迫不及待地宣布签约矿企成立合资公司布局原材料降成本,完善上游原材料领域的战略布局。可见,对于下游车企的“向上一体化”,锂电池并非终点,上游锂矿才是终点,因为锂矿才是这一系列价格乱象的罪魁祸首。所以,整个产业链,不是锂电池环节的问题,而是上游锂矿环节的问题。需要强调的是,随着锂盐价格的高企,以及境外锂矿资源可控性问题日渐突出,也不断扰乱了整个产业链的神经,一方面下游需求变得脆弱,另一方面向上买矿成为流行的冲动。素不知,此时进场买矿,反而进一步抬升了锂盐的开采成本,这让锂盐价格的未来回归之路充满了更大变数。不管怎样,锂价高企正在让全行业进入艰难的选择,似乎要么坐以待毙,要么进场豪赌,这就也可以理解汽车巨头的反应了。02锂盐定价的核心逻辑那么,何时是个头?拐点在哪里?关于锂价的影响机制,《脱缰的锂价,奔向何处》中做了全面分析。这一轮锂价上涨,本质是需求驱动,下游需求弹性较大,而上游供给缺乏弹性,导致供需迅速失衡,短期又难以恢复平衡,加之预期推波助澜,锂价应声迅速上涨。这个供需失衡,不是锂盐供给与终端电动汽车及储能的实际需求失衡,而是与直接下游锂电池环节的采购需求失衡。目前,市场普遍的观点:2021年全球锂盐产量约50万吨LCE,需求量约55万吨LCE;2022年预计产量约70万吨LCE,需求量约75万吨LCE;2023年预计全球供给和需求在100万余吨LCE,仍然处于紧平衡状态。换言之,上游锂盐供给跟终端需求是大致匹配的,但与中游锂电池产能的需求是不匹配的,近年中游锂电池环节大量资本涌入,已经有1TWh的名义产能,同时还有TWh级的产能规划,且非富即贵、财大气粗,锂电池产能增速大幅高于锂盐扩产增速,放大了对上游锂盐的供需矛盾。所以,仅仅分析上游供给和终端需求的平衡度,来预判锂盐价格的变动趋势,是不准确的。在这个逻辑下,不是下游新能源汽车及储能需求收缩就可以对上游锂盐供给造成打压,关键还是中游锂电池的产能进击情况何时出现拐点。即便下游终端需求因为成本高企而退缩,但如果中游锂电池环节在资本的追捧下仍然需求旺盛,也不会导致锂盐价格回落。大量资本涌入,改变了锂电池企业的决策机制,不是以“净利润”为依据决定是否开工,而是以“现金流”为依据决定是否开工,而“现金流”因素中最重要的就是资本投入产生的折旧,近年庞大的资本投入囤积了大量的产能及折旧,这些资本成为激化上游锂盐“供不应求”、助推锂盐价格大涨的首要因素。03锂价拐点在哪里?从这两年情况来看,锂盐供给与终端需求的平衡状态对锂盐价格形成并不敏感,而且明年还会继续维持这种状态,但并不代表锂盐价格形成机制一层不变。综上分析可知,锂电池产能端的变化对锂价拐点的形成才更加敏感,且至少两个“前瞻性指标”可以洞见锂电池环节的需求变化:一是锂电池企业“资本支出”增速,这个从目前锂电池行业整体产能落地情况和锂电设备订单预期来看,已经开始放缓,头部企业“在建工程”增速以及锂电设备企业“存货”增速均开始回落,预计2023年将更加明显;二是锂电池产能“现金流平衡点”,锂盐端势必“吃干榨尽”,直到锂电池行业整体达到“现金流平衡点”。目前行业整体毛利率在持续下降后已经在“利润平衡点”挣扎,但由于近年锂电池行业大量资本投入形成了巨量“折旧”,导致“现金流平衡点”的容忍度较高,开工热情依然较高,市场份额为王,但部分锂电企业“经营现金流净额”已经持续下降,预计要到2023下半年甚至2024年才会向“现金流平衡点”挑战。上述情形也解释了为什么锂盐价格大涨,但锂电池企业仍然呈现“热火朝天”的景象。不过,综合来看,锂盐价格继续上涨的动力已经开始减弱,但价格回落尤其大幅回落尚需时日,2023年底之前预计将保持高位。这两个指标,第一个指标相对容易观察,且已经有一定端倪;第二指标涉及个体现金流情况难于及时把握,如果依靠上市公司数据则会滞后。这也是为什么无论光伏硅料,还是锂盐价格的趋势把握,比较困难,因为没有系统性宏观指标可以参考,只有把握大量微观数据才有效。但无论怎样,方法对了,认知就不远了,关于锂盐价格我们需要紧盯锂电池端的开工需求而不是终端用户的装机需求,锂电池企业激情不减,锂盐价格不跌。

作者: 沈阳蓄电池研究所有限责任公司新闻中心 详情
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锂电池产业在全球占据主导位置

在数字时代,有两项发明被认为对推动历史进程具有重要意义。一项是半导体,作为芯片的基本元件,构成了现代电子产品的“大脑”;另一项是锂离子电池(以下简称“锂电池”),作为能源载体驱动全世界的运转。锂电池与我们每个人生活密切相关,从几乎人手一部的手机到笔记本电脑,再到蓬勃发展的新能源汽车和储能产业都离不开它。锂电池虽然首先由欧美国家发明,在日本实现产业化,但当前主导权在中国,特别是被喻为新能源汽车“心脏”的动力锂电池产业发展迅速,截至2021年底,我国产能约占全球70%。我国锂电池产业实现从跟跑、并跑到领跑的跨越式发展。我国自20世纪90年代初期开始进行锂电池研发,1997年建成第一条锂电池生产线。2000年,日本锂电池年产量达5亿多只,占全球市场超90%,而我国年产量仅0.35亿只,且性能远不及国外产品。2000年以前,我国还处于跟随和模仿阶段。为顺应社会发展需求,伴随技术的进步,我国相继出台一系列政策,推动锂电池产业发展,在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》中,动力锂电池被列为高效能源材料技术的优先发展方向。在一系列国家政策支持下,我国锂电池产业进入快速成长阶段,有了长足的进步。、、等锂电池企业迅速崛起。2013年,我国锂电池年产量近47.68亿只,成为全球电池制造大国,实现了从跟跑到并跑的转变。近几年,在碳达峰碳中和目标引领,以及新能源汽车、电化学储能等下游产业的旺盛需求带动下,我国锂电池产业快速发展,已在全球占据主导位置,连续五年成为全球最大锂电池消费市场。工信部赛迪研究院发布的《2021中国锂电产业发展指数白皮书》显示,2021年,全球锂电池市场规模达到545GWh,中国锂电池市场规模约324GWh,占全球市场的59.4%。此外,我国锂电池产品种类不断完善,电池的能量密度、充放电循环寿命、制造成本以及安全性等技术指标也得到大幅提升,基本实现从并跑到领跑的转变。全球十大锂电池厂家排名中,中国占据了6席,其中宁德时代已连续五年位列全球第一。近年来,我国新能源汽车市场保持高速增长。2022年,我国新能源汽车销量有望突破500万辆,新能源汽车的产销量和保有量持续多年保持在全球首位,占比超50%。我国新能源汽车发展态势良好,但人们关注的新能源汽车的电池安全、续航里程、快速充电、成本等问题依然没有完全解决,这给上游的动力电池技术和产业发展指明了方向。研发兼具高能量密度、超安全、快充、长循环寿命和低成本的动力电池是锂电池行业的奋斗目标,也是最终获得全球动力电池主导权的关键。国内学界和产业界,一方面需要从电池的正负极材料、电解液、隔膜等优化改性入手,对全电池体系进行优化设计,进一步提升电池的综合性能;另一方面需要研发新的电池材料体系,创新结构设计,实现电池性能的本质性突破。从短期看,需要通过对现有材料体系的迭代升级和电池结构革新来提升锂电池能量密度,通过提升锂电池正负极材料的稳定性、电解液和隔膜安全性等来提升电池安全性。从长期看,为了应对不同应用场景下的不同需求,锂电池技术路线将朝多元化方向发展,除磷酸铁锂电池和三元锂电池外,发展新的能量密度更高、综合性能更优越、更安全的电池体系势在必行。(中国科学技术大学教授 孙金华)

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
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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。

作者: 记者 武魏楠 详情
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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)

作者: 刘 霞 详情
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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。

作者: 胡英瑛 吴相伟 温兆银 侯明 衣宝廉 详情
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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。

作者: 赵玲玲 详情
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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。

作者: 李佳师 详情
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钠电池是锂电池的良好补充,产业化开始加快

钠电池工作原理与锂电池类似,生产设备也基本兼容,材料体系有一定变化,钠电池凭借能量密度和循环性能的优势,有望在储能和两轮车等市场获得商业应用。在车用动力电池领域,钠电池优秀的低温、快充、安全性是对锂电池的补充,但能量密度和循环性能差距较大,不过宁德时代提出了动力电池中采用锂电池和钠电池混配辅以BMS升级的方案,有望推动钠离子电池在交通领域应用。钠离电池作为一种新的路线,其核心的原材料供应更大宗和普遍,有助于摆脱电池上游战略资源瓶颈,能更好的满足未来TWh时代电池技术多样化需求,是锂电池良好的补充,预计其规模的应用可能在2023年左右或以后。摘要钠电池简介。钠电池工作原理与锂电池类似,同时生产设备也基本兼容。不过材料体系有较大变化,正极一般采用普鲁士白和层状氧化物,负极选用硬碳,集流体均采用铝箔,隔膜和电解液没有大的变化。性能方面,钠电池在低温性能、安全性、成本(大规模量产后)方面具备优势,能量密度和循环性能均介于锂电池和铅酸电池之间。钠电池作为锂电池的补充,主要应用市场在储能等领域。钠电池的能量密度、循环寿命优于铅酸电池,同时具备较强的安全性和较低的成本。根据产业反馈,目前钠电池主要开始应用在储能和两轮车领域替代铅酸电池。在动力领域,钠电池优秀的低温和快充性能是锂电池的良好补充,但能量密度有一定差距,不过宁德时代提出在动力电池系统中将锂电池和钠电池混配并升级BMS的方案,可能会推动钠电池在车载市场应用。钠电池对保障供应链安全有战略意义。我国仅拥有世界锂资源储量的5.93%,且开发有一定难度,我国锂矿主要依赖进口,镍资源也主要在海外,资源供应可能是锂电池产业进一步壮大后将面临的潜在约束之一。而钠资源储量丰富、分布广泛,且更容易获取,钠电池的研发储备和产业化对保障我国电池产业战略资源供给安全具有重要意义。在未来TWh的电池生态中,钠电池应该会有一席之地。产业化可能在未来几年。国内具有比较成熟的钠电池生产研发能力的企业主要是宁德时代、中科海纳、钠创新能源。宁德时代的第一代产品单体能量密度达160wh/kg,系统集成效率达80%,零下20度容量保持率90%,在常温下充电15分钟电量达到80%,综合性能优异。目前国内钠电池产业化刚起步,供应链还没形成,钠电池材料主要依靠电池公司自身研发。随着产品迭代和提升,电池产业应用可能进一步加快,根据宁德时代估计,钠电池规模应用可能在2023年左右或以后。投资建议:继续推荐宁德时代,其余关注华阳股份(煤炭)、浙江医药(化工)、鼎盛新材(招商有色)。风险提示:钠电池技术升级和推广低于预期、成本下降幅度低于预期。1、钠离子电池简介1.1钠离子电池工作原理钠离子工作原理与锂离子电池类似。钠离子电池作为充电电池的一种,主要由正、负极、电解质、隔膜、集流体等组成。其工作原理是利用钠离子在正负极之间的可逆脱嵌从而实现充、放电的,与锂电池类似。钠离子电池的分类。钠离子电池可分为钠硫电池、水系钠离子电池、有机钠离子电池、固态钠离子电池。钠硫电池主要以金属钠作为负极、非金属硫作为正极、β-A12O3陶瓷管同时充当电解质和隔膜,是目前唯一同时具备大容量和高能量密度的储能电池。截止2020年,全球从事钠离子电池工程化的公司超过20家,包括松下、丰田等。2017年,我国首家钠离子电池公司中科海钠成立,依托中国科学院物理研究所的技术,目前在技术开发和产品生产上都初具规模。1.2 材料体系与锂电池有所不同相比锂电池,钠离子电池材料使用有差异。钠离子电池中,正极材料:使用钠离子的活性材料,常见的包括普鲁士蓝、铜铁锰或镍铁锰层状氧化物,需具有良好的电化学性、化学稳定性、热稳定性、安全性,以此保证较高的理论比容量和电池循环寿命;负极材料:由于钠的半径较大,并不能在石墨层中可逆的脱嵌,因此一般选择具备嵌入钠离子的能力强、体积变形小、扩散通道好、化学稳定性好等特点的硬碳材料。电解质和隔膜:可以沿用锂电池体系中的材料,但电解液中的六氟磷酸锂需要换成六氟磷酸钠。集流体:由于锂电池主要以石墨作为负极,铝箔作为负极集流体在低电位下易与锂形成合金,因此需使用铜集流体,而钠离子正负极均可使用价格较低铝箔作为集流体。1.3 钠资源储量丰富,成本有望继续下降钠资源储量丰富。钠资源储量丰富,地壳丰度可达2.74%,价格低廉且提炼简单。而锂储量仅0.0065%,主要分布于澳大利亚、南美地区。钠离子电池对保障我国资源供给具有重要战略意义。我国仅拥有世界锂资源储量的5.93%,且开发有一定难度,我国锂矿主要依赖进口,镍资源也主要在海外,资源供应可能是锂电池产业进一步壮大后将面临的潜在约束之一。而钠资源储量丰富、分布广泛,且更容易获取,钠电池的研发储备和产业化对保障我国电池产业战略资源供给安全具有重要意义。在未来TWh的电池生态中,钠电池应该会有一席之地。钠离子电池成本有望继续下降。钠电池外形封装(圆柱、软包、方形)与锂电池相同,同时锂电池的生产设备大多可以兼容钠离子电池,原始设备成本支出与锂电池相当。材料中,除隔膜外,钠离子电池的正、负极、电解液、集流体的价格较锂电池材料低。不过,由于钠离子电池制备工艺不够成熟、生产设备仍有待改善,生产效率较低且产品一致性及良品率均低,目前的生产成本明显高于锂离子电池。但未来当技术成熟实现规模化效应后,其降本空间更大。2、钠电池作为锂电池的补充,主要应用市场在储能等领域2.1 钠离子电池产品性能分析有望逐步替代铅酸电池,是锂电池的良好补充。钠离子电池的能量密度、循环寿命优于铅酸电池,但低于锂离子电池。对比铅酸电池,同等容量的下,钠离子电池的体积小、重量轻,且能量密度超过铅酸电池的2倍以上。同时,相比于锂离子电池,钠离子电池的内阻比锂离子电池高,发生短路时发热量少温度较低,且在放电过程中可可放电至0V,因此钠离子电池较锂离子电池的安全性能更加优异。未来首先可能取代铅酸电池并逐步实现低速电动车、储能等领域的无铅化发展。在钠离子电池储能与动力领域,国内企业中科海钠处于产品研发生产的领先地位。目前研发的产品覆盖了电动自行车、低速电动车、规模储能等领域,均可在零下20℃至55℃工作。中科海钠电池使用的技术路线是铜铁锰,生产的钠离子电池循环寿命约为4500次,与磷酸铁锂相当,优于锰酸锂和三元材料;能量密度高于145Wh/kg,与锰酸锂接近。钠创新能源致力于做镍铁锰正极材料(NaNi1/3Fe1/3Mn1/3Q2),即三元层状氧化物正极-硬碳负极体系的钠离子软包电芯,循环寿命约为5000次。2.2 目前的商业化应用主要在储能和两轮车储能是钠离子电池主要的应用场景。2021年6月,由山西新阳清洁新能源与中科海钠主导的1MWh钠离子储能系统在山西落地。其利用阳泉储量丰富、成本低廉的无烟煤作为前驱体,采用中科院全球首创的碳基负极材料生产技术和正极廉价原料加工工艺生产,具有成本最低、安全性能高、低温性能良好、循环寿命长等特点,可广泛应用于低速电动车、家庭储能、5G通讯基站等大规模储能装置。钠离子电池打入两轮电动车市场。2021年7月7日,国内第二大电动两轮车爱玛科技在发布会上表示将使用钠离子电池搭载在未来旗下的电动两轮车上,其钠离子电池由钠创新能源提供。2019年,钠创新能源完成了吨级材料产线。目前1000-3000吨级产线基本建成试运营,3000吨可以对应百万辆爱玛电动车。储能和两轮车市场适合钠电池,车用动力市场还需观察。钠电池规模化生产后成本低,同时安全性好,能量密度、循环寿命尚可,在储能和两轮车市场更有优势。在动力领域,钠电池优秀的低温和快充性能是锂电池的良好补充,但能量密度有一定差距,不过宁德时代提出在动力电池系统中将锂电池和钠电池混配并升级BMS的方案,可能会推动钠电池在车载市场应用。3、国内企业已经开始布局,大规模产业化可能在2023年以后宁德时代电池产业优势雄厚,已经推出钠电池产品。公司已经发布第一代钠电池产品,单体能量密度达160wh/kg,系统集成效率达80%,同时零下20度容量保持率90%,在常温下充电15分钟电量达到80%,综合性能优秀。公司材料体系均为自身研发,采用普鲁士白(铁锰基氧化物,普鲁士蓝的升级版)和层状氧化物作为正极,硬碳作为负极(克容量350mah/g)。未来下一代钠电池能量密度目标突破200wh/kg。中科海钠依托中科院物理所,钠离子电池技术领先。中科海钠成立于2017年,核心技术来源于中国科学院物理研究所清洁能源实验室,是国内首家专注于钠离子电池研发与生产的高新技术企业,公司拥有钠离子电池核心专利15篇,在钠离子电池全生产链各个环节已掌握具有完全自主研发的核心技术,目前已成功开发出的钠离子电池能量密度达到145Wh/kg。2021年4月,华阳股份全资子公司新阳能源与中科海钠合作,拟建设2000吨钠离子电池正极材料和2000吨钠离子电池负极材料项目。钠创新能源团队源于上海交大,产品覆盖广泛。钠创新能源成立于2018年,其中,浙江医药参股40%,但不参与实际经营。公司核心团队源自上海交大马紫峰教授钠离子电池技术研发团队,首席科学家马紫峰教授发表钠离子电池相关文献16篇,公司拥有30余项发明专利,涵盖钠离子电池正极材料、电解液、电池的设计制造以及系统集成与管理等。公司核心产品包括铁基三元材料前驱体、铁酸钠基三元正极材料、钠电电解液、电芯及系统应用产品等。2021年7月7日,爱玛科技在经销商大会上发布钠离子电池,电池由钠创新能源负责,未来将搭载在自己的电动两轮车上。大规模产业化可能在2023年以后。目前国内钠电池还没有形成大规模的产业链,电池企业处于前期的电化学体系积累阶段,材料主要依靠自身研发。未来随着产品成熟度持续提升,国内钠电池产业链可能逐步形成,根据宁德时代预计,可能在2023年以后。投资建议钠电池工作原理与锂电池类似,生产设备也基本兼容,材料体系有一定变化,钠电池凭借能量密度和循环性能的优势,有望在储能和两轮车等市场获得商业应用。在车用动力电池领域,钠电池优秀的低温、快充、安全性是对锂电池的补充,但能量密度和循环性能差距较大,不过宁德时代提出了动力电池中采用锂电池和钠电池混配辅以BMS升级的方案,有望推动钠离子电池在交通领域应用。钠离电池作为一种新的路线,其核心的原材料供应更大宗和普遍,有助于摆脱电池上游战略资源瓶颈,能更好的满足未来TWh时代电池技术多样化需求,是锂电池良好的补充,预计其规模的应用可能在2023年以后。推荐与关注:宁德时代:7月29日发布第一代钠离子电池产品,已经完成前期的电化学体系积累。华阳股份(煤炭):间接持有中科海钠1.66%的股权。浙江医药(化工):持有钠创新能源40%股权。鼎盛新材(有色):钠电池中铜箔改用铝箔。风险提示1)钠电池技术升级和推广低于预期。钠电池的能量密度、循环性能还有待提升,如果技术无法持续升级,可能导致推广不及预期,下游应用空间比较有限。2)成本下降幅度低于预期。钠离子电池理论成本会更低,但目前还没有进入大规模量产阶段,生产工艺和设备还不够成熟,因而成本还比较高。若成本下降幅度低于预期,可能导致大规模商业化应用低于预期。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
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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。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
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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。”

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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。

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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。

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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)

作者: 杨毅 详情

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