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为何钛酸锂是最具应用前景的储能技术?

更新时间:2019-06-11

为何钛酸锂是最具应用前景的储能技术?

  水能、光能、风能、生物质能……近年来,我国清洁能源产业快速崛起。

截至2018年底,我国可再生能源发电装机达到亿千瓦,同比增长12%,占全部电力装机的%。 其中,风电、光伏累计装机分别达到亿千瓦和亿千瓦。 可再生能源的清洁能源替代作用日益突显,这为储能产业打开了更广阔的发展空间。 当下,业界普遍认为,多能互补时代已经到来,储能即将站上风口。

  我国《能源发展“十三五”规划》提出,加快优质调峰电源建设,积极发展储能,开展储能示范工程建设,构建能源生产、输送、使用和储能体系协调发展、集成互补的能源互联网,推动储能系统与新能源、电力系统协调优化运行。   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,推进我国能源行业供给侧改革、推动能源生产和利用方式变革具有重要战略意义。

  储能商业化仍面临挑战  发展储能,意义重大,而储能作为智能电网、可再生能源高占比能源系统、“互联网+”智慧能源的重要组成部分和关键支撑技术,其市场价值同样可观,“万亿”规模已经成为基本共识,但现阶段商业化的挑战依然不容忽视。

  近年来,我国储能产业中,压缩空气储能、飞轮储能,超导储能和超级电容,铅蓄电池、钠硫电池、液流电池等储能技术研发应用加速,尤其是锂离子电池作为储能的主要技术路径之一,发展迅速。

锂离子电池的负极材料主要集中在碳材料、合金材料和钛酸锂等几类。

碳材料虽然具有来源广泛、合成工艺简单、无毒无害等优点,但是碳电极与金属锂的电位接近,当电池过充电时容易在碳电极表面析出金属锂形成锂枝晶,锂枝晶会刺穿隔膜引起短路,带来极大安全隐患风险。

如果用合金类材料作为负极替代材料,碳材料部分安全性问题,比能量也有所提高,但是在充放电的过程中,体积容易发生较大变化,同样容易穿透隔膜,造成短路。   除了安全,在储能的商业化过程中,成本过高问题是阻碍储能产业化发展的一大瓶颈。

事实上,除抽水蓄能外,铅酸、锂电、钠硫等各类电化学储能,成本都相对较高,在没有储能电价政策和补贴政策的前提下,很难实现盈利。

目前中国已建成的储能示范工程验证了储能技术的可行性,但商业化运营模式未能形成。

  业内专家认为,储能要推进产业化发展,必须研发长寿命、低成本、高安全的储能产品,提高用户端的使用性价比。

  钛酸锂技术有望引领储能产业  安全,从来都是钛酸锂的优点。

碳材料、合金材料作为负极的劣势恰恰是钛酸锂的优势。

相关研究显示,钛酸锂材料负极能吸收正极发生分解反应释放出的氧气,晶型结构几乎不会发生变化,大幅度降低了电池热失控的风险,使得电池能够在高温、低温环境中均可以达到安全使用标准,破解安全难题。

  电池寿命是决定成本的重要因素。 钛酸锂电池有望以长寿命来摊薄全生命周期成本,率先实现储能的商业化。

据专家介绍,与传统锂离子电池普遍采用的石墨材料相比,钛酸锂材料在充放电嵌脱锂过程中,骨架结构几乎不发生收缩或膨胀,被称为“零应变”材料,避免了一般电极材料脱、嵌锂离子时晶胞体积应变而造成的电极结构损坏的问题,因此寿命得到巨大突破。

据实验数据测定,钛酸锂电池的循环寿命可达25000次以上,是普通锂电池4-8倍,寿命可达30年。   提及钛酸锂,不得不提国内最大的全国最大的钛酸锂电池生产企业——银隆新能源。

已在全国100多座城市运营的银隆新能源汽车我们非常熟悉,殊不知其实银隆是先行布局储能产业,再布局新能源客车的。 银隆早已意识到储能是未来推动新能源产业发展的前瞻性技术并致力于储能技术研发。 2017年,银隆与中国电力科学研究院等单位联合研究的“储能用低成本钛酸锂电池研制及系统集成技术开发与应用”项目,在保证钛酸锂电池高安全、长寿命本征特性的同时,使成本大幅下降,被评为北京市科学技术奖二等奖,该技术项目的相关研究成果除了在“国家风光储输示范工程”项目中得到应用外,对于在北京—张家口举办的2022年冬奥会以及北京电动汽车产业的发展,也将发挥重要作用。

  除了在安全、寿命方面的优势外,充电速度也是大规模储能比拼的重要指标。

数据显示,同等容量,传统锂电池需要充电2-4小时,而钛酸锂电池仅需要6分钟,这被认为具有极强的调峰价值。

钛酸锂的高倍率性能能够提供3C配置系统,为用户提供一个最小规模的高倍率系统完成调频等辅助服务,瞬间提供大倍率的输入/输出。   钛酸锂高稳定性和长寿命周期,性能显著优于传统的锂离子电池,使得其在储能的应用场景具有独特的优势,非常适合用于大型储能,被业界称为“最具应用前景的储能电池之一”。

  值得一提的是,近年来,银隆已经成功开发出多种储能产品,广泛应用于家庭、小区、工业、交通、电网等多个场景。 目前,已建成我国首个兆瓦级的钛酸锂电池储能站,同时也是世界上首个10千伏无变压器直挂电网的电池储能系统的示范工程。   在国外,银隆奥钛1MW频率调节的集装箱储能系统被美国电力公司AES采用,该系统成功验证了银隆奥钛电池可稳定运用于电网调频及其它辅助服务。 此外,美国夏威夷自然能源学院,世界第一大风力发电运营商维斯塔斯Vestas均已经成为银隆奥钛集装箱储能系统的用户。   在由中国化学与物理电源行业协会主办的第九届中国国际储能大会上,凭借高安全、长寿命的钛酸锂智能储能产品,银隆新能源被评为“2019年度中国储能产业最具影响力企业”,便是对银隆的推进能源生产和消费革命做出贡献的充分肯定!+1。

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