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清潔低碳”時代鈦酸鋰有望引領儲能發展

2019-06-13 15:07:00     作者:

  根據對相關行業發展前景的分析,鈦酸鋰技術有望引領儲能產業發展。鈦酸鋰穩定性高、壽命周期長,性能較優于傳統的鋰離子電池,使得它在儲能的應用場景,具有其獨特的優勢,比較適合用于大型儲能,被業界稱為“最具應用前景的儲能電池之一”。
  試驗表明,鈦酸鋰的一大優點就是安全。碳材料、合金材料作為負極的劣勢恰恰是鈦酸鋰的優勢。相關研究表明,鈦酸鋰材料負極能吸收正極發生分解反應釋放出的氧氣,晶型結構幾乎不會發生變化,這就大幅度降低了電池熱失控的風險,使得電池可以在高溫或低溫環境中均能達到安全使用標準,破解安全難題。
  電池壽命是決定成本的重要因素,鈦酸鋰電池有望以較長壽命來攤薄全生命周期成本,率先實現儲能的商業化。根據行業專家介紹,與傳統鋰離子電池普遍采用石墨材料相比,鈦酸鋰材料在充放電嵌脫鋰過程中,骨架結構幾乎不會發生收縮或著膨脹,這就很好的避免了一般電極材料脫、嵌鋰離子時,晶胞體積應變而造成的電極結構損壞問題,因此壽命得到巨大突破。據相關實驗數據測定,鈦酸鋰電池的循環壽命可達25000次以上,是普通鋰電池4-8倍,壽命可達30年。
  除了安全、壽命等方面的優勢外,充電速度也是大規模儲能比拼的重要指標。相關數據顯示,同等容量下,傳統鋰電池需要充電兩到四個小時,而鈦酸鋰電池僅需要6分鐘,顯然具有極強的調峰價值。
  近年來,鋰離子電池作為儲能的主要技術路徑之一,發展迅速。我國儲能產業中,壓縮空氣儲能、飛輪儲能,超導儲能和超級電容,鉛蓄電池、鈉硫電池、液流電池等儲能技術研發應用比較廣泛。隨著相關產業的發展,儲能技術也開始發展加速,尤其是鋰離子電池技術,發展較為迅速。
  眾所周知,鋰離子電池的負極材料主要集中在碳材料、合金材料和鈦酸鋰等幾類。其中,碳材料雖然具有來源廣泛、合成工藝簡單、無毒無害等優點,但是碳電極與金屬鋰的電位接近,當電池過充電時,容易在碳電極表面析出金屬鋰形成鋰枝晶。
  鋰枝晶會刺穿隔膜引起短路,給使用帶來極大的安全隱患。如果用合金類材料作為負極替代材料,碳材料部分安全性問題會有所提高。但是在充放電的過程中,體積可能容易發生較大變化,同樣容易穿透隔膜,造成短路。
  鋰離子碳材料除了安全問題,在儲能的商業化過程中,成本過高問題也是阻礙儲能產業化發展的一大瓶頸。事實上,除抽水蓄能外,鉛酸、鋰電、鈉硫等各類電化學儲能,成本都相對較高。在沒有儲能電價政策和補貼政策扶持的前提下,很難實現盈利。雖然目前中國已建成的儲能示范工程驗證了儲能技術的可行性,但商業化運營模式依然未能形成。
  近年來,儲能產品以被廣泛的應用于家庭、工業、交通、電網等多個場景。產業的發展離不開國家相關政策的扶持。隨著《能源發展“十三五”規劃》的提出,我國明確了加快電源建設,儲能建設,構建能源生產、輸送、使用和儲能體系協調發展、集成互補的能源產業發展。
  未來,加快儲能技術與產業發展,對于構建“清潔低碳”的現代能源產業體系,推進我國能源行業供給側改革、推動能源生產和利用方式變革,具有重要的戰略意義。

來源:中國電池聯盟

編輯:周利勇

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