綠色安全型水系金屬離子電池儲能技術(shù)分析報告

1、綠色安全型水系金屬離子電池儲能技術(shù)202208背景Part A3主要發(fā)達(dá)國家氫能戰(zhàn)略資料:公開資料，國家電投儲熱在清潔供熱、火電靈 活性改造和深度調(diào)峰、綜 合智慧能源等領(lǐng)域的推廣 應(yīng)用，將大幅提升能源利 用效率。日本：明確向“氫能社會”推進(jìn)國家能源戰(zhàn)略美國：能源部氫能與燃料電池辦公室，氫能計劃德國：開展Power-to-Gas（P2G）示范項目英國： H2Mobility Roadmap路線路歐盟： 燃料電池與氫能聯(lián)合項目2030年美國電池儲能裝機(jī) 規(guī)模預(yù)計將達(dá)77. 6GW。全球儲能市場規(guī)模的年復(fù) 合增長率（2020-2030）將超過44.8%。* 國際電力儲能協(xié)會 Electricity

2、Storage Association (ESA)公開資料，國家發(fā)展改革委、教育部等4數(shù)據(jù)：光大研究院， 麥肯錫電力行業(yè)減排路徑2021E2022E2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E單位：GWhCAGR 28%1401912633304051,0198276705121,250發(fā)電側(cè)_國內(nèi)電網(wǎng)側(cè)_調(diào)頻用電側(cè)_家庭發(fā)電側(cè)_海外電網(wǎng)側(cè)_調(diào)峰用電側(cè)_工商業(yè)其它：基站、IDC、UPS等5電池的安全隱患是目前制約儲能電池技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用的瓶頸電池的安全性很大取決于電解質(zhì)，未來儲能技術(shù)的發(fā)展需在電解質(zhì)方面實現(xiàn)革新突破基于水系和固態(tài)電解質(zhì)體系的儲能電池具有水系電

3、池固態(tài) 電池取決于67基于酸、堿性水系電解液的傳統(tǒng)水系電池由于其轉(zhuǎn)化型反應(yīng)的儲能機(jī)理，難以實現(xiàn)長期穩(wěn)定運行中性水系離子電池可實現(xiàn)搖椅式離子嵌脫，無酸堿腐蝕，循環(huán)壽命長酸性電解液：鉛酸電池堿性電解液：鎳鋅電池轉(zhuǎn)化型 反應(yīng)機(jī)理中性水系電解液：搖椅式離子嵌脫機(jī)理7(a) 水系電池近年來論文數(shù)量趨勢, (b)國家或地區(qū)在水系電池領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量百分比對比8近年來水系離子電池的研究熱度持續(xù)上升，以檢索論文數(shù)量為例，國內(nèi)發(fā)文量占77%，但實際工程案例較少，急需在應(yīng)用上加快突破(b)在全球僅有極少數(shù)公司實現(xiàn)工程化示范，并形成了較高的技術(shù)壁壘ZincFive公司開發(fā)的新型水 系離子電池作為備用電源NantEner

4、gy公司開發(fā)的新 型鋅電池用于微網(wǎng)通訊基站Eos Energy Storage公司的新型 離子電池作為大型儲能電站9研究現(xiàn)狀Part B高比容量，較高的電壓，低成本，穩(wěn)定性較差大的離子通道，易于合成，空位和結(jié)晶水，振實密度低有機(jī)電極高柔性，可逆性好，易溶解普魯士藍(lán)類似物1. 常見的水系離子電池正極材料高電壓，開放的框架結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好，容量較低層狀過渡金屬氧化物112.常見的水系離子電池負(fù)極材料活性炭制備簡單，比能量低層狀氧化物比容量高結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定磷酸鹽NASICON框架結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好12（1）調(diào)控電解液pH（2）高濃度鹽電解液乙醇-水雜化電解液示意圖（3）極性質(zhì)子溶劑雜化電解液（4）凝膠準(zhǔn)固態(tài)電

5、解質(zhì)酸-堿雙液Zn-MnO2電池結(jié)構(gòu)1“water-in-salt”電解液溶劑化鞘結(jié)構(gòu)2提升顯著，結(jié)構(gòu)復(fù)雜化提升最為顯著，成本高昂成本低，提升較少提升顯著，結(jié)構(gòu)復(fù)雜化凝膠準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)水系電解質(zhì)電化學(xué)窗口較窄，導(dǎo)致電極材料選 擇困難，活性材料不穩(wěn)定核心在于如何抑制水的活性，降低電解質(zhì)中自 由水的含量133.水系電解質(zhì)電化學(xué)窗口的調(diào)控策略14Part C應(yīng)用與推廣賁安能源成立于2017年，是一家從事無機(jī)(水系）鈉鹽 電池研發(fā)、生產(chǎn)制造、提供無機(jī)（水系）鈉鹽電池儲能系統(tǒng) 解決方案的高科技跨國企業(yè)。賁安能源在新加坡、中國及美國設(shè)有全球研發(fā)中心，開展無機(jī)（水系）鈉鹽電池的材料、 電芯和結(jié)構(gòu)的研發(fā)工作，公

6、司目前在中國、美國及澳大利亞 設(shè)有區(qū)域公司，負(fù)責(zé)電池材料的生產(chǎn)制造以及區(qū)域市場業(yè)務(wù)。水系鈉離子電池具有本質(zhì)安全、高性能、長壽命、綠色制造的突出優(yōu)勢。項目無機(jī)（水系）鈉鹽電池有機(jī)鈉離子電池鋰離子電池鉛酸電池電解液水無機(jī)電解液，安全環(huán)保成本低碳酸乙烯酯等有機(jī)電解液，易燃易爆碳酸乙烯酯 等有機(jī)電解液，易燃易爆濃硫酸酸污染安全性高水系介質(zhì)，無燃爆因素 可耐受外部燃燒中有機(jī)電解質(zhì)存在燃爆風(fēng)險、 但較鋰電池好低有機(jī)電解質(zhì)存在燃爆風(fēng)險中鉛污染，充電末端析氫析氧循環(huán)壽命8000次1000次*40006000（電芯）2000（系統(tǒng)）800次 （50%DOD）生產(chǎn)線要求低對裝配環(huán)境無除氧、 除水要求，溫度寬泛高高

7、高硫酸酸霧、高溫、噪聲等污染資源豐度高鈉鹽原材料地殼豐度高、儲量豐富廣泛高鈉鹽原材料地殼豐度高、儲量豐 富，廣泛低鋰資源豐度低,高度依賴進(jìn)口中鉛可回收16水系鈉鹽儲能技術(shù)- 卓越的本質(zhì)安全：非易燃材料，無發(fā)熱，本質(zhì)安全、免維護(hù)原材料儲量豐富，維護(hù)成本低，價格低廉8000次深充放循環(huán)，15-20年；效率90%原材料100%無害環(huán)保，綠色可回收UL第三方認(rèn)證測試，直接電池點火，持續(xù)20分鐘針刺測試，不起火、不爆炸17應(yīng)用場景特點：戶用光伏+儲能應(yīng)用模式停電時保證重要負(fù)荷供電實現(xiàn)自發(fā)自用、削峰填谷等功能通過德國相關(guān)機(jī)構(gòu)測試運行數(shù)據(jù)產(chǎn)品通過海外UL1973認(rèn)證，海外權(quán)威機(jī)構(gòu)測試目前上千套系統(tǒng)在歐洲穩(wěn)定運行，已累計銷售15MWh以上資料：項目成果轉(zhuǎn)化公司提供18應(yīng)用場景特點：新能源接入，提高轉(zhuǎn)換效率自發(fā)自用，電源維持系統(tǒng)穩(wěn)定削峰填谷，穩(wěn)定并網(wǎng)2016起在上海某風(fēng)電場等累計安裝運行100KWh儲能系統(tǒng)2018年在海外某光伏電廠安裝運行200KWh集裝箱式儲能系統(tǒng)19應(yīng)用場景特點：