为什么储能技术方面采用锂电池最多?它与其他电池相比有哪些突出优点呢?
2、钠硫和液流电池适用于大容量储能等能量型应用领域。钠硫电池的能量密度是铅酸的3-5 倍,工作温度在300 度左右,但技术被日本NGK 垄断,适用于电力系统调峰和调频应用。液流电池的典型功率在10MW 以上,适用于大容量、高功率的储能系统,目前最成熟的是全钒液流储能电池,用于电网调峰和大型分布式储能。
3、铅炭电池经济效益好, 目前国内铅炭电池和锂电池已分别进入新能源微网储能及风光储能示范项目,进行技术指标验证,未来有望成为可再生能源储能应用的两种重要技术路线。铅炭电池性能优越,有望商业化推广。铅炭电池将铅酸电池和超级电容器有效结合在一起,既保持了电池的高能密度,又具有超级电容器高功率、快速充放、长循环寿命的特点。该产品的循环寿命相比传统铅酸电池大幅提高,投资成本优于锂电池,大幅降低储能系统的综合成本。我们预计,铅炭电池将比锂电更早实现商业化应用。
4、 锂电适用于车载储能和电力系统的功率型应用。锂电池的能量密度大,比功率高,但成本高,存在电池的统一性和安全性问题。锂电适用于电动汽车等移动式储能方式。近年来在电力系统备用电源和电网调频方面的应用也备受关注,可替代铅酸电池用于中小型通讯基站,也开始运用于小型户用储能系统。随着电池成本的降低,未来在风光储能中也有较大的发展潜力。
长期看,锂电仍有发展潜力。锂电能量密度大,比功率高,可应用领域广,而且国内外对锂电在动力和通讯领域的研发投入将加快锂电性能的提升和成本的下降,这是其他电化学储能电池所不具备的。目前锂电在通讯基站领域对铅酸电池已实现部分替代,并成为国内风光并网储能示范项目的主要配套电池,在国外的户用储能中也有广泛应用。锂电池的性能预计将在10 年内有较大突破。根据NEDO(日本新能源产业的技术综合开发机构)路线图的规划:到2020 年动力锂电池的性能将较当前有明显突破,能量密度和使用年限均翻倍,而功率密度也将明显增加;到2020 年储能电池的循环次数将达现在的4 倍、使用寿命15 年,2030 年将可完全达到工业领域20 年的要求。
这个道理很简单。工业制品有别于学术研究,学术研究好像在探险,净找些新颖技术来发表,能不能商品化不去考虑;但工业品却是考虑稳定及安全性,再来才会去思考性价比。这样说好了,即使产品再便宜,如果不安全或不稳定,这可是要赔掉一家公司也不够用的。比较锂离子电池、铅蓄电池和液流电池时,锂电池在上述考虑因素已经胜过铅蓄电池,而液流电池稳定性还不够,加上能量密度尚未提升到取代锂离子电池,但假以时日就很难说了。
液流电池技术上类似于既是燃料电池又是电化学电池(电化学可逆性)。氧化还原液流电池是较晚近所发展的电池系统,装置如图所示,其两极的电解液可分别另外储存,需要时透过马达将电解液引入,因此可储存的能量决定于槽的大小,提供的功率最高可达 6-120
MWh,能量密度也不错 (约 10-50Wh/kg)。因为产生电力的装置与能量的储存位置分离,容易放大而且架设很有弹性,供电反应速度在毫秒的范围,电力可透过并联调整,约在 2~100
MW的大小,供电时间可长达数十小时。由于它运作的可逆性,放电与充电使用同一装置,能量的转换是透过金属离子的氧化价数变换,不会消耗金属,可容许深度的放电而不影响生命周期,因此使用寿命很长。两极的电解液分开存放,相互渗漏的机会小,自身放电的机会小,且安全性高,使得能量可长久储存。装置简单,容易维护,价格不高。它的缺点是能量密度还是不够高,因此要使用在汽车这种行动装置上仍需研发。由于电解液是流动性的,效率必需考虑电解液扩散到电极表面的机制,为了增加电解液与电极活性位置的接触,电极面积需求高,使得装置变大,也使得能提供的电流密度降低。电解液是由携带电荷的离子组成,其流动方向也会干扰电流。
其实除了这三种电源系统外,学界及业界都在倾全力发展其他替代方案,可以想象的是,如果某个系统符合上述两个考虑因素,锂离子电池将会落到铅蓄电池的角色,价格也会随之下跌才是,所影响的是整个产业链版图的大迁移,令相关业者不得不谨慎面对。