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储能电池升级换代 钛酸锂或将成为安全主流技术

发布时间:2022-09-15 17:14:09
来源:火狐体育网页下载app 作者:火狐体育官方app

  6月29日,国家能源局发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》(下简称《征求意见稿》),提出中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池,不宜选用梯次利用动力电池。《征求意见稿》对电化学储能电站的场址、电池设备间、运维等多方面做出详细要求,可见电化学储能电站安全问题越来越受重视。

  6月3日,法国某光伏储能电站的一个装有锂电池的储能集装箱发生火灾,据不完全统计,这是2022年第14次储能火灾;4月18日,美国亚历桑那州盐河变电站内锂离子储能设施发生火灾,闷烧和冒烟长达5天;1月12日,韩国sk能源公司电池储能大楼发生火灾;2021年7月30日,位于澳大利亚的特斯拉旗下最大储能电站发生火灾,大火燃烧4天才被扑灭。

  过去十年,储能产业发展在技术、应用、商业模式等方面都取得了很大进展,但产业快速发展带来的安全问题,一次次引起全社会的焦虑。储能安全是系统性问题,事故诱因众多,如电池管理系统、电缆线束、预警监控消防系统、运行环境等因素,但行业专家认为,引发储能安全事故的首要原因还是电池自身。

  数据显示,在电化学储能的技术路线中,锂离子电池是电化学储能主要技术形式,2020年锂离子电池的市场占比达92%,钠硫电池和铅蓄电池占比分别为3.6%和3.5%,液流电池为0.7%。

  随着电池电极材料研究的快速发展,目前已拓展到了三元系、钛酸锂等多种电池体系并存,锂离子电池负极材料主要以碳材料、钛酸锂为主。三元锂电池的负极为碳材料,由于碳电极与金属锂的电位接近,当电池过充电时会在碳电极表面析出金属锂形成锂枝晶,锂枝晶会刺穿电池隔膜引起短路。

  DSC等测试数据表明,三元锂材料在200℃左右开始发生分解,释放大量热同时生成氧分子,引发电解液被氧化等连锁反应导致电池剧烈燃烧,甚至爆炸。早在2016年,三元锂电池曾一度被禁止列入新能源客车推广应用推荐目录。正由于三元锂电池用于电动客车存在较大的风险,目前国内市场没有三元锂电池应用于新能源客车领域。

  2022年3月21日,《“十四五”新型储能发展实施方案》正式印发,标志着新型储能正式从商业化初期向规模化发展转变,方案再次提到,要立足安全,规范管理。如今,三元锂电池被禁用于中大型电化学储能电站,背后是全方位审视电池储能技术的安全,保障储能项目建设运行的全过程安全。

  中国工程院院士陈清泉曾针对储能安全事故问题表示:“储能产业健康发展始终要把电池的安全性放在第一位,经过多年的实践证明,格力钛电池是目前锂电池领域安全性能最好的电池之一。”由于钛酸锂负极材料嵌锂电位高,在充电的过程中避免金属锂的生成和析出,且不与电解液反应,不形成固—液界面钝化膜,避免了很多副反应的发生,从而大大提高其安全性,一度被业界称为锂离子电池里的一朵“奇葩”。

  2021年,在中国机械工业联合会组织的“高安全大倍率储能系统关键技术研发与应用”科技成果鉴定会上,鉴定委员认为,格力钛的钛酸理技术,对推进电储能规模化安全可靠,被鉴定为达到“国际领先”水平。中国科学院院士、项目评估委员会主任欧阳明高表示,“一个是高安全,一个是大倍率,该项目做了很多创新,作为科技成果我很赞成。”

  钛酸理的高安全性能,让它在储能方面有着长足的发展,先后应用于我国最大的风光储输示范工程、中科院智慧储能系统平台、粤港澳大湾区热电厂能源项目、全球首个光伏储能实证实验平台、世界第一大风力发电运营商风能储输项目等等,经统计,搭载格力钛电池的储能项目未发生过电池安全事故。

  《储能产业研究白皮书2022》显示,2021年全球电力储能装机达到209.4GW。储能是许多国家推进碳中和目标进程的关键技术之一,我国明确2030年30GW储能装机目标。在坚守安全底线前提下,从科学研究到技术路线选择,再到商业化规模化,各大储能企业应为降低危险系数做出努力。

  陈清泉院士认为,格力钛电池除了具备好的安全性能外,还具备大倍率、快充放、耐宽温、长寿命等特性,在电网调频、备电扩容等特定应用场景,钛酸锂电池储能系统具有更广阔的市场前景和应用价值,应充分发挥它的最大优势。

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