登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
(来源:微信公众号“中科院物理所” 作者:胡勇胜 中国科学院物理研究所研究员)
二次电池与能源变革
自1800年意大利物理学家亚历山德罗•伏特发明了人类历史上的第一个电池——伏打电堆以来,电池这种能够提供持续而稳定电流的装置历经200余年的发展,不断满足人们对电力灵活运用的需求。近年来,随着对可再生能源利用的巨大需求和对环境污染问题的日益关注,二次电池(又称可充电电池或蓄电池)这种能够将其他形式能量转换成的电能预先以化学能的形式存储下来的储能技术,在新一轮能源变革中迎来新的发展机遇。
在众多二次电池中,锂离子电池率先把握住了这一重要发展机遇。二十世纪七十年代在欧洲开启研究,1991年在日本实现商业化,迅速获得市场的认可,成为“4C” 产品(即计算机、通讯、网络和消费电子)不可或缺的重要组件。近二十年来,又在各国政府的大力支持下,锂离子电池在新能源汽车领域的发展势头同样强劲,同时中关村储能产业技术联盟2019年统计数据显示在全球电化学规模储能示范项目中,锂离子电池的占比高达80%。目前,全球锂离子电池的生产制造规模达到了空前水平,2019年的诺贝尔化学奖给予了锂离子电池极高的肯定。
尽管如此,仅靠锂离子电池这一项储能技术并不能全面改变传统能源结构,受锂资源储量(~17ppm)和分布不均匀(~70%在南美洲)的限制(特别是我国目前80%锂资源依赖进口),锂离子电池难以同时支撑起电动汽车和电网储能两大产业的发展。因此,锂离子电池的替代或备选储能技术成为世界各国新能源技术竞争焦点,谁将成为继锂离子电池之后的另一储能技术新星备受瞩目。
钠离子电池:后起之秀
在此背景下,与锂离子电池具有相同工作原理和相似电池构件的钠离子电池再次受到关注。实际上,早在二十世纪七十年代末期钠离子电池几乎与锂离子电池同时开展研究,由于受当时研究条件的限制和研究者对锂离子电池研究的热情,钠离子电池的研究曾一度处于缓慢和停滞状态,直到2010年后钠离子电池才迎来它的发展转折与复兴,近十年来钠离子电池的研究更是取得了突飞猛进的发展。这离不开对锂离子电池研究经验的成功借鉴,更离不开对钠离子电池本征优势的不断探索。
随着研究的不断深入,研究者发现钠离子电池不仅具有钠资源储量丰富、分布广泛、成本低廉、无发展瓶颈、环境友好和兼容锂离子电池现有生产设备的优势,还具有较好的功率特性、宽温度范围适应性、安全性能和无过放电问题等优势(图1)。同时借助于正负极均可采用铝箔集流体构造双极性电池这一特点,可进一步提升钠离子电池的能量密度,使钠离子电池向着低成本、长寿命、高比能和高安全的方向迈进。
图1 钠离子电池优势
经过世界各研究组的共同努力,钠离子电池在电极材料、电解质材料、表征分析、储钠机制探索和电芯技术等方面不断取得突破,钠离子电池相关文章的发表数量迅速增加,专利的申请数目逐年递增。2020年,美国能源部公布了对电池研究计划的布局,着力开展对动力电池和储能电池的基础研究与先进制造,在此计划中明确将钠离子电池作为储能电池的发展体系。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,包括锂离子电池、非锂离子电池和未来新型电池,其中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(资助800万欧元)。截至2020年,全球已约有二十多家企业致力于钠离子电池的研发,包括英国Faradion公司、法国Timat、日本岸田化学、美国Natron Energy等公司,以及我国的中科海钠、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,并取得了重要进展。
由此可见,钠离子电池已成为世界各国竞相发展的储能技术。现在的问题是,在新一轮的电池技术角逐中,中国是否有机会率先在全球范围内实现钠离子电池的商业化?
我国的钠离子电池发展现状
从国家能源安全而言,我国的基本国情为钠离子电池在中国的产业化提供了肥沃土壤。从能源结构来看,我国是一个富煤、少气、缺油的国家,致使我国成为煤炭使用量世界第一,二氧化碳排放量世界第一,石油进口量世界第一和天然气进口量世界第一的国家。当前,世界政治、经济格局深刻调整,能源供求关系深刻变化,我国能源资源约束日益加剧,能源发展面临一系列新问题新挑战。如何降低我国对外进口依存度,降低二氧化碳排放量,提高能源安全保障,改善生态环境是亟待解决的重大问题。能源绿色低碳转型是我国可持续发展的必然选择,我国政府对储能技术的研究开发和应用推广给予了高度重视,已出台多项支持政策。2015年09月26日,国家主席习近平在联合国发展峰会,发表题为《谋共同永续发展 做合作共赢伙伴》的重要讲话并宣布“中国倡议构建全球能源互联网,推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求”。能源互联网是基于可再生能源的分布式、开放共享网络, 能源互联网的基础是储能。
面对如此庞大的需求,储能技术的发展迎来了不可忽视的机遇。钠离子电池技术在中国的商业化进程必将势不可挡,不仅能够在构建能源互联网中发挥重要作用,满足新能源领域低成本、长寿命和高安全性能等要求,还能够在一定程度上缓解由于锂资源短缺引发的储能电池发展受限问题,是锂离子电池的有益补充,同时可逐步替代环境污染严重的铅酸电池,推动我国清洁能源技术应用迈向新台阶,为我国能源安全和社会可持续发展提供保障。
从产业需求推动而言,我国的储能市场为钠离子电池在中国的产业化创造了必要条件。近年来,我国清洁能源产业不断发展壮大,产业规模和技术装备水平不断提升,为缓解能源资源约束和生态环境压力做出了突出贡献。但同时,清洁能源发展不平衡、不充分的矛盾也日益凸显,特别是清洁能源消纳问题突出,已严重制约电力行业健康可持续发展。中国科学院物理研究所陈立泉院士在最新召开的2020年储能国际峰会中多次倡导要大力发展储能技术,促电动中国,保能源安全。他对我国储能行业的现状做了详细分析,指出2018年全国数据中心共耗电1609亿度电,占中国全社会用电量的2.35%;2018年我国弃光、弃风、弃水电量共计1022亿度电;随着5G基站建设进程加快,我国至少需要新建或改造1438万个基站,存在155 GWh电池的容纳空间,对储能电池的需求必将大幅提升。面对巨大的储能市场,钠离子电池以其低成本、长寿命和高安全的诸多优势有望在低速电动车、电动船、数据中心、通讯基站、家庭/工业储能、可再生能源大规模接入和智能电网等多个领域快速发展(图2),提升我国在储能技术领域的竞争力与影响力。
图2 钠离子电池潜在应用领域
从核心技术层面来看,我国的技术储备为钠离子电池在中国的产业化做好了充分准备。我国在钠离子电池的研发方面处于国际领先水平,在核心材料体系方面具有完全独立自主的知识产权,部分专利还获得了美国、日本和欧盟的授权。这预示着我国不仅不会在核心技术方面遭遇卡脖子的危险,而且还有机会为钠离子电池争取更大的海外市场。除了关键材料的研发,相关企业不断有序推进关键材料放大制备和生产、电芯设计和研制、模块化集成与管理,推动钠离子电池的商业化进程。其中,国内首家专注于钠离子电池研发的企业——中科海钠公布的数据显示,钠离子电芯能量密度已接近150 Wh/kg, 循环寿命达4000次以上,高低温性能优异、安全性高、具备快充能力;并于2018年6月,推出了全球首辆钠离子电池(72 V•80 Ah)驱动的低速电动车,并于2019年3月发布了世界首座30 kW/100 kWh钠离子电池储能电站,标志我国在钠离子电池的应用示范方面走在了世界前列。目前,我国在钠离子电池产品研发制造、标准制定以及市场推广应用等方面的工作正在全面展开,为钠离子电池在中国的商业化奠定坚实的基础。
总之,在全球大规模储能产业快速发展的今天,特别是在众多电化学储能技术中,作为最接近锂离子电池技术的钠离子电池将凭借其独特的优势在储能领域拥有广阔的用武之地。我国钠离子电池在基础研究、技术水平和产业化推进速度方面都处于国际领先地位,已具备了先发优势。因此,无论从国家的政策扶持和市场引导等角度,还是企业自身技术发展和产业布局等角度,中国都有机会获得钠离子电池产业发展的主导权,引领钠离子电池技术与应用的发展趋势,率先在全球范围内实现钠离子电池的产业化和商业化应用。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星电池网获悉,据福建诏安县人民政府消息,4月23日,超大圆柱钠离子储能电池中试基地项目获批。文件显示,项目由诏安金钠科技负责投资建设,项目总投资1.8亿元。项目占地面积37256.1平方米,主要建设生产性用房、行政办公及生活服务设施、消防水池、水泵房、设备用房等,总建筑面积47168平方米(计
北极星储能网讯,4月19日,安徽省经济和信息化厅发布《关于省十四届人大二次会议第0492号代表建议答复的函》。关于支持设立“安徽省钠离子电池产业技术研究院”的建议,经研究办理,现答复如下:一、加强顶层设计,引领光储产业高质量发展。制定出台了《关于强化创新引领推动先进光伏和新型储能产业集群
“现阶段碳酸锂大幅下跌,导致钠离子电池的成本优势减弱,公司推迟了(钠离子电池)商业化生产的进度。”近日,多氟多在接受投资者调研时也强调,公司研发和降本仍在全力推进。钠电曾引以为傲的的成本优势,在产业链尚不完善的背景下还没来得及从“理想照进现实”,反倒是碳酸锂价格从60万元/吨的高位暴
北极星储能网获悉,近日,南方电网广西电网公司联合南方电网储能股份有限公司、中国科学院物理研究所等多家单位组成的项目团队,成功攻克钠离子电池规模储能技术难题,完成长寿命、宽温区、高安全的钠离子储能电池开发,成功研制全国首套大容量钠离子电池储能系统。该示范项目位于南宁市武鸣区,由广西
北极星储能网获悉,据“山阳镇人民政府”消息,3月29日下午,江苏省扬州市宝应县山阳镇与明阳智能、赢古科技在宝应县政府举行年产2GWh钠离子电池项目签约仪式。该项目总投资10亿元,其中固定资产投资6亿元,形成年产2GWH钠离子电池的设计产能。项目投产达效后,可实现年开票销售10亿元,入库税收5000万
北极星电池网获悉,多氟多日前在机构调研时表示,公司是较早进行钠离子电池材料研发并逐渐形成一体化产业布局的企业之一,六氟磷酸钠供应大部分钠离子电池电解液企业,客户涵盖多家主流钠离子电池和电解液厂商。未来随着钠离子电池技术的发展和进步,公司六氟磷酸钠将会得到更广泛的应用。目前公司已完
北极星储能网获悉,据常德经开区消息,3月26日,常德昆宇新能源1.5GWh钠离子电池产线项目开工。常德昆宇新能源科技有限公司是一家专业从事锂电池生产及产品研发的大型储能企业,拥有行业最先进的全自动化磷酸铁锂电池生产线。目前,该公司一、二期项目2GWh生产线已竣工投产。此次开工建设的1.5GWh钠离
北极星储能网获悉,3月26日,双杰电气在回复投资者提问时表示,目前公司未专门从事钠离子电池的生产制造,基于锂离子电池储能系统项目开发经验,公司已具备钠离子电池系统开发设计能力
北极星储能网获悉,3月22日,国家市场监督管理总局对2项拟立项钠离子电池国家标准项目公开征求意见,征求意见截止时间为2024年4月10日。文件显示,主要起草单位为中国电子技术标准化研究院、中国科学院物理研究所、宁德时代新能源科技股份有限公司、深圳市比亚迪锂电池有限公司。其中,《电能存储系统
北极星储能网获悉,美联新材3月21日在回复投资者提问时表示,目前,钠离子电池三种正极材料路线均有突破,但均仍处于产业化初期,多家厂商正积极加速钠电池相关产能的布局,相信随着钠电池技术的进一步提升,钠电池未来势必成为新能源领域的又一大热点。普鲁士蓝这个技术路线具有成本低(无贵金属材料
北极星储能网获悉,据云上酒泉消息,3月20日上午,位于甘肃酒泉经开区南园的上海盘珂4GWh钠离子电池制造及配套产业项目正式开工。该项目是甘肃省首个开工建设的钠离子装备制造项目。项目总投资14亿元,占地150亩。其中,一期计划建设4GWh钠离子智能集成、储能BMS系统、PCS系统及液冷储能柜等项目,二期
北极星储能网获悉,近日,工业和信息化部、科学技术部、北京市人民政府印发了《中关村世界领先科技园区建设方案(2024—2027年)》。文件提出,《建设方案》从打造全球领先的原始创新策源地、建设世界高水平人才集聚地、培育世界一流的创新型企业、打造具有世界影响力的产业集群、营造具有全球竞争力的
4月19日,以“新质生产力引领新赛道”为主题的“第九届中国能源发展与创新论坛”在京召开。中国产业发展促进会副会长兼风光储分会(筹)会长,国家能源局新能源和可再生能源司、核电司原副司长史立山在会上表示,我国新能源发电的市场竞争力不断提高,已经进入了全面“平价”和“低价”的新时代”,标
北极星储能网获悉,据飞毛腿消息,4月22日,飞毛腿(江苏)储能系统集成基地正式挂牌成立。该基地将实现月产储能集成300-400MWh,年产能力达3-5GWh。飞毛腿(江苏)储能系统集成基地的设立,旨在深度整合先进储能技术和高效系统集成方案,为长三角乃至全国能源转型提供坚实支撑。
4月22日,华北院与华北电力大学举行重力储能交流及合作协议签订会。在中电工程副董事长,华北院公司党委书记、董事长梁政平和中国工程院院士、华北电力大学校长杨勇平的共同见证下,华北院总工程师兼副总经理孙永斌与华北电力大学副校长刘云鹏分别代表双方签订了校企联合重力储能实验平台合作协议。签
4月23日,中关村储能产业技术联盟发布2024年3月储能电池产能统计。锂离子电池制造投资降温根据CNESA全球储能数据库的不完全统计,2024年3月,全国共有26家企业公开了电池项目规划,总产能超过233.53GWh(含计划/签约/开工/投产等),投资额超过987.16亿元,环比下降4.68%。储能电池总产能达到92.98GWh
在行业降本增效诉求推动下,储能电芯容量大型化已成为发展趋势之一。从2023年开始,300Ah+等不同规格储能电芯产品正加速替代280Ah,并朝着500Ah+乃至1000Ah+快速迈进。目前,鹏辉能源、南都电源、天合储能、兰钧新能源、晶科能源等企业均已推出300Ah+容量储能电芯产品。随着大容量电芯产品不断推陈出新
破解新型储能并网和调度运用难题推动新型储能高质量发展——《国家能源局关于促进新型储能并网和调度运用的通知》政策解读中国工程院院士饶宏党的二十大报告提出“加快规划建设新型能源体系,加强能源产供储销体系建设,确保能源安全”。储能对推动能源绿色转型、应对极端事件、保障能源安全、促进能源
4月20日科远智慧在互动平台表示,公司目前尚未直接用AI技术赋能储能环节,不过公司在源网荷储方面有着较为成熟的解决方案与应用案例。
北极星储能网讯,4月19日,有投资者在互动问答平台对南方黑芝麻公司的储能锂电项目已经远超预计建成时间进行提问。黑芝麻回复:鉴于2023年下半年起新能源电池市场形势发生重大变化,与公司进行项目可行性研究的假设条件产生了重大差异,据此公司密切观察外部条件变化冷静面对市场重大变局,不冒进推进
在双碳目标指引下,储能在不断适应新型电力系统的特征和需求,发挥对新型电力系统的支撑作用,成为实现能源科技革命的重要保障。而储能系统产品的创新迭代,成为引领储能行业发展的强劲动力。当下,在业内集装箱储能系统主流产品仍以5MWh容量主,而在ESIE2024储能展会期间,蜂巢能源、瑞浦兰钧、比亚迪
北极星储能网讯,赣锋锂业在投资互动平台表示:目前第一代固液混合电池已初步实现量产,能量密度240~270Wh/kg,可以通过针刺安全性能测试实验,循环次数达到2000次以上,第二代固液混合电池目前处于研发阶段,能量密度可达到400Wh/kg以上,可以通过针刺实验,能够在维持高能量密度的情况下同时保持高安
北极星储能网获悉,据安利股份消息,近日,安利股份与阳光电源子公司签署合作协议,双方共同投资建设储能电站,20年运营期总投资约2000万元。储能电站运行后,安利股份可实现对电能的高效储存和释放,助力公司节能降耗,提高能源利用效率,实现均衡供电。据悉,储能电站由阳光电源提供设计、建设和运营
北极星储能网获悉,据河北交投发布消息,4月25日,河北交投集团所属智能科技公司在河北承德围场满族蒙古族自治县举行了交投围场200MW光伏储能一体化项目升压站开工仪式。该项目位于围场满族蒙古族自治县,拟使用围场镇、四合永镇地块,用地面积517.8137公顷。项目光伏直流侧安装容量为200.1714MWp,安
北极星储能网获悉,4月25日,湖南娄底市生态环境局公示冷水江经开区100MW/200MWh储能电站项目环境影响报告。公示显示,冷水江经开区100MW/200MWh储能电站项目新建100MW/200MWh储能站及长铺110kV变电站,100MW/200MWh储能站本期一次建完,长铺110kV变电站分期建设,本期主变压器建设规模为1×50MVA。建
北极星储能网获悉,据海聚新能源消息,4月25日,重庆海尔工业园6MW/12MWh用户侧储能项目于重庆江北区港城南路1号正式开工。重庆港城工业园管委会副主任、上海聚信海聚新能源科技有限公司储能事业部总经理、重庆海尔滚筒洗衣机有限公司总经理兼园区长、纳晖新能源储能国内市场负责人、海尔重庆政企事务
北极星储能网获悉,据中能建数科集团消息,4月24日,中国能建数科集团党委书记、董事长万明忠一行赴江西樟树与樟树市委副书记、市长罗功成,江盐集团党委书记、董事长胡世平开展座谈交流。三方就携手推动樟树能源低碳创新发展、盐穴资源综合利用展开深入交流,并见证数科集团与江盐集团签订战略合作框
北极星储能网获悉,4月22日,中铁电气化局集团有限公司山丹县东乐北滩储能电站分布式光储微网系统包件采购谈判公告发布。公告显示,本工程光伏交流侧容量为200MW,直流侧容量为239.9998MWp,按照交流侧15%容量,4小时配套储能。本期配置30MW/120MWh储能系统一套。储能用于参与系统调峰调频、平滑光伏电
北极星储能网获悉,据镇江日报消息,4月22日,江苏镇江市首座“二站合一”光伏储能电站-领航丹阳储能电站正式并网。领航丹阳光伏储能电站由丹阳市领航新能源有限公司投资建设,总投资约3亿元。项目建设直流侧装机50兆瓦、交流侧装机39.6兆瓦光伏,配套储能项目容量16兆瓦/32兆瓦时,该储能汇集升压至35
4月23日,CESC2024第二届中国国际储能大会暨智慧储能技术及应用展览会在南京国际博览中心开幕。国网江苏综合能源公司受邀携多款储能产品及智慧平台亮相本次展会,重点展示公司依托储能创新成果在智能微电网实践中的探索与应用。在“双碳”目标背景下,发展以科技创新为支撑的新型储能,已成为激发能源
由汉星能源打造的长亨汽车500kW/1000kWh储能电站于4月成功并网发电。项目位于合肥市经济开发区,为首家运用模块化单元级联组网技术的储能发电示范项目,标志着汉星能源储能产品实现应用场景全覆盖。项目由五个模块化单元分两组级联并网,各单元间控制组网拓扑结构稳定高效,同时采用先进的磷酸铁锂电池
北极星储能网获悉,4月23日上午,安徽省枞阳县人民政府与安徽得壹能源科技有限公司举行枞阳县新型储能示范项目签约仪式。据了解,该项目是安徽省能源局建立的全省50个新型储能项目之一。项目位于枞阳县横埠镇,总投资6.5亿元,采用磷酸铁锂锂离子电池,储能电站整体建设规模为200MW/400MWh。项目建设周
北极星储能网获悉,4月23日,江苏连云港经开区48MW/96MWh新型独立共享储能电站EPC工程总承包中标候选人公示。中标候选人情况如下:中标候选人第1名:连云港智源电力设计有限公司、湖南力通电力勘测设计咨询有限公司、国电南瑞南京控制系统有限公司、中国能源建设集团江苏省电力建设第三工程有限公司的
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!