“能源容器”的密碼

固態(tài)電池

固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池，其工作原理是基于鋰離子在正負(fù)極間的可逆遷移實現(xiàn)充放電，并用氧化物陶瓷基或玻璃陶瓷基等固態(tài)電解質(zhì)替代了傳統(tǒng)易燃的電解液。這不僅解決了鋰電池在高溫下的燃燒風(fēng)險，也讓電池的能量密度實現(xiàn)了飛躍。固態(tài)電池領(lǐng)域存在三大主流技術(shù)路線，包括硫化物固態(tài)電池、氧化物固態(tài)電池以及聚合物固態(tài)電池，其主要區(qū)別在于所采用的固態(tài)電解質(zhì)類型。硫化物體系離子電導(dǎo)率較高，具有良好的機械性能；氧化物體系穩(wěn)定性更佳，適合消費類電子產(chǎn)品；聚合物體系工藝最為成熟，但難以突破現(xiàn)有性能上限。固態(tài)電池最大的特點是安全，非常適合用于儲能領(lǐng)域，裝機使用可以保障儲能電站安全運行。同時，固態(tài)電池的工作溫域較寬，能在零下20攝氏度至60攝氏度的寬溫域內(nèi)穩(wěn)定工作，無論嚴(yán)寒或酷熱都能穩(wěn)定運行，拓寬了儲能系統(tǒng)的物理分布場景。但儲能用固態(tài)電池目前仍處于示范階段，要想實現(xiàn)規(guī)?；?、商業(yè)化應(yīng)用，還需進(jìn)一步降低成本。

鈉離子電池

鈉離子電池具有資源豐富、成本較低和安全性較高等優(yōu)勢，其工作原理類似鋰電池，通過鈉離子在正負(fù)極之間的移動進(jìn)行能量存儲和釋放。相較于鋰離子電池，鈉離子電池的能量密度略低（120～160瓦時/千克），但其材料成本可降低30%～40%，且具有零下40攝氏度至80攝氏度的寬溫域性能，適合儲能電站等場景。鈉離子電池儲能技術(shù)已在我國實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。2024年5月，伏林鈉離子電池儲能電站一期工程在廣西壯族自治區(qū)南寧市投入運營，是我國新型儲能領(lǐng)域內(nèi)首個10兆瓦時的鈉離子電池儲能電站。鈉離子電池的正極材料主要有層狀氧化物、聚陰離子化合物、普魯士藍(lán)類化合物三大技術(shù)路線。其中，層狀氧化物在循環(huán)壽命、倍率性能、物料成本等方面綜合表現(xiàn)較好，已率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

液流電池

液流電池具有安全性高、使用壽命長、可靈活獨立設(shè)計、對環(huán)境友好等特性，是大規(guī)模長時儲能的首選技術(shù)之一。根據(jù)電解液的不同，液流電池可分為鐵鉻液流電池、全釩液流電池、鋅基液流電池等。其中，全釩液流電池已進(jìn)入商業(yè)化初期階段。其工作原理是將電能儲存在電解液中，通過釩離子的價態(tài)變化實現(xiàn)充放電。全釩液流電池的循環(huán)壽命超2萬次，而且當(dāng)壽命到期時，其電解液殘值和循環(huán)利用價值仍高達(dá)30%以上，可以進(jìn)一步攤低成本。在全釩液流電池的應(yīng)用方面，國內(nèi)外普遍面臨能量效率低、成本高等問題。對此，可通過電解液體系創(chuàng)新（高濃度、混合酸）、電堆結(jié)構(gòu)優(yōu)化（碳塑雙極板、國產(chǎn)化膜材料）及商業(yè)模式革新（租賃模式、殘值回收）等方式不斷提升其經(jīng)濟性。