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储能安全-镍氢电池

  储能行业迎来高速发展期,对储能安全的重视度也是与日俱增。特别是在经历过几起严重的起火燃烧乃至爆炸

详细介绍

  储能行业迎来高速发展期,对储能安全的重视度也是与日俱增。特别是在经历过几起严重的起火燃烧乃至爆炸事件后,储能电池的安全等级标准将会强制性提高,进而增加其综合成本。国家能源局近日就提出,在电池一致性管理技术取得关键突破、动力电池性能监测与评价体系健全前,原则上不得新建大型动力电池梯次利用储能项目。

  《指导意见》也多次强调了储能安全,包括以建立安全技术标准及管理体系,强化消防安全管理,严守安全底线为基本原则;在高安全、低成本、高可靠、长寿命等方面取得长足进步;强化电化学储能安全技术研究等。

  除了安全问题,“锂荒”也在搅动着市场神经。根据瑞银集团预测,电化学储能将逐渐取代抽水蓄能,成为储能的主流技术路线。根据民生证券等机构研报,预计2021-2025年全球储能系统需求超270GWh,其中2025年储能系统需求超100GWh,预计2030年储能系统需求超500GWh。市场判断,随着新能源汽车、电动自行车、电动工具、储能、智能穿戴等多个领域需求超预期,业内普遍预计,锂、钴等稀有资源的新增供给速度将难以赶上需求增速。同时,由于供需失衡,缺乏上游矿产资源布局的资源企业,也将承受更大的成本压力。据悉,当前我国锂矿2/3依赖进口,国内资源开发慢但需求却高速增长,未来三年缺口将持续放大。上游核心资源约束也将持续影响新能源汽车及储能场景的技术路线,长远来看,中国能源产业急需走出多元发展之路。

  在碳中和大背景下,能源结构转型进入加速阶段,高比例可再生能源必将引发电力系统对储能长期、持续的需求。储能作为稳定清洁能源发电波动,提高系统消纳能力的关键手段,将在政策的推动下与新能源发展系统配套,得到大规模应用。

  8月10日,国家发改委与国家能源局联合发布《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知》,鼓励发电企业通过自建或购买调峰储能能力的方式,增加可再生能源发电装机并网规模。这也是《指导意见》之后,储能市场行业的又一利好。在安全性、可靠性、长寿命以及技术竞争多元化的要求下,镍氢电池因其独特的储能性能有望得到储能领域的青睐。

  由于应用场景和应用性能不同,储能电池与动力电池、消费类电池存在较大区别。相对而言,储能用电池对能量密度要求相对不是太高,但对安全性、循环寿命更为关注,对成本、价格更为敏感。

  电池技术路线上,在锂电池之外,宁德时代推出了钠离子电池,电芯单体能量密度高达160Wh/kg;常温下充电15分钟,电量可达80%以上;在-20°C低温环境中,也拥有90%以上的放电保持率,市场反应热烈。

  镍氢电池则早已被证明是一种非常有价值的能量存储技术,在安全性方面领跑,在能量密度上低于锂电池和钠电池。但如前所述,由于储能应用场景相对固定,对重量和体积没有特殊要求,因此电池能量密度不是储能系统的优先考量因素。

  资料显示,镍氢电池的正极活性物质主要由球镍制成,负极活性物质则由储氢合金支撑,属于相对稳定的材料,水系电解液有良好的阻燃性能。电池单体能量密度最高可达140wh/kg;循环寿命可达3000次,浅充浅放状态下循可达10000次以上;在-40°C~60°C环境下保持高倍率充放电。镍氢电池已在混合动力汽车、轨道交通、航空航天等场景广泛实现了量产应用。“TOP新能源”指出,“目前全球的航空运输、井下作业,都要求使用镍氢电池,因为镍氢电池较为稳定,不会自燃爆炸,丰田全球1800万多辆新能源汽车,没有一辆自燃爆炸”。镍氢电池的高安全性已经得到充分验证。

  值得注意的是,丰田的“双极性镍氢电池”已在日本全新一代AQUA混合动力汽车实现商用。与上一代镍氢电池相比,双极性镍氢电池中每个电芯的输出提高了1.5倍,相同空间内容纳的电芯数量是原来的1.4倍多,总输出提高约两倍。“双极性镍氢电池”的出现,表明镍氢电池性能具备大幅提升空间,在储能市场前景广阔。

  据了解,科力远是国内镍氢电池的龙头企业。公司的先进储能材料国家工程研究中心,是我国在先进储能技术及关键储能材料领域唯一的国家级工程中心,其“高安全性、宽温域、长寿命二次电池及关键材料的研发和产业化”项目已经荣获国家科学技术进步奖二等奖。目前,公司的泡沫镍(电池基材)和极板(电池关键零部件)均已面向储能市场客户实现供货,并应用于电信基站储备电源、风力发电储能电池等领域。科力远基于先进电池技术研发的第四代镍氢电池也即将面市,更具“高安全,宽温域,超长寿命”特点,特别适应于大型储能市场,并可实现15C以上大功率使用,95%DOD充放,寿命超一万次。该电池的超长使用寿命,也意味着其全生命周期内的能量密度和成本将不再是一个问题。

  随着储能市场对电池安全的重视程度不断提升,镍氢电池有望凭借出色的“适配性”在储能技术路线的竞争中脱颖而出。