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“清洁低碳”时代钛酸锂有望引领储能发展

根据对相关行业发展前景的分析,钛酸锂技术有望引领储能产业发展。钛酸锂稳定性高、寿命周期长,性能较优于传统的锂离子电池,使得它在储能的应用场景,具有其独特的优势,比较适合用于大型储能,被业界称为“最具应用前景的储能电池之一”。

试验表明,钛酸锂的一大优点就是安全。碳材料、合金材料作为负极的劣势恰恰是钛酸锂的优势。相关研究表明,钛酸锂材料负极能吸收正极发生分解反应释放出的氧气,晶型结构几乎不会发生变化,这就大幅度降低了电池热失控的风险,使得电池可以在高温或低温环境中均能达到安全使用标准,破解安全难题。

电池寿命是决定成本的重要因素,钛酸锂电池有望以较长寿命来摊薄全生命周期成本,率先实现储能的商业化。根据行业专家介绍,与传统锂离子电池普遍采用石墨材料相比,钛酸锂材料在充放电嵌脱锂过程中,骨架结构几乎不会发生收缩或着膨胀,这就很好的避免了一般电极材料脱、嵌锂离子时,晶胞体积应变而造成的电极结构损坏问题,因此寿命得到巨大突破。据相关实验数据测定,钛酸锂电池的循环寿命可达25000次以上,是普通锂电池4-8倍,寿命可达30年。

除了安全、寿命等方面的优势外,充电速度也是大规模储能比拼的重要指标。相关数据显示,同等容量下,传统锂电池需要充电两到四个小时,而钛酸锂电池仅需要6分钟,显然具有极强的调峰价值。

近年来,锂离子电池作为储能的主要技术路径之一,发展迅速。我国储能产业中,压缩空气储能、飞轮储能,超导储能和超级电容,铅蓄电池、钠硫电池、液流电池等储能技术研发应用比较广泛。随着相关产业的发展,储能技术也开始发展加速,尤其是锂离子电池技术,发展较为迅速。

众所周知,锂离子电池的负极材料主要集中在碳材料、合金材料和钛酸锂等几类。其中,碳材料虽然具有来源广泛、合成工艺简单、无毒无害等优点,但是碳电极与金属锂的电位接近,当电池过充电时,容易在碳电极表面析出金属锂形成锂枝晶。

锂枝晶会刺穿隔膜引起短路,给使用带来极大的安全隐患。如果用合金类材料作为负极替代材料,碳材料部分安全性问题会有所提高。但是在充放电的过程中,体积可能容易发生较大变化,同样容易穿透隔膜,造成短路。

锂离子碳材料除了安全问题,在储能的商业化过程中,成本过高问题也是阻碍储能产业化发展的一大瓶颈。事实上,除抽水蓄能外,铅酸、锂电、钠硫等各类电化学储能,成本都相对较高。在没有储能电价政策和补贴政策扶持的前提下,很难实现盈利。虽然目前中国已建成的储能示范工程验证了储能技术的可行性,但商业化运营模式依然未能形成。

近年来,储能产品以被广泛的应用于家庭、工业、交通、电网等多个场景。产业的发展离不开国家相关政策的扶持。随着《能源发展“十三五”规划》的提出,我国明确了加快电源建设,储能建设,构建能源生产、输送、使用和储能体系协调发展、集成互补的能源产业发展。

未来,加快储能技术与产业发展,对于构建“清洁低碳”的现代能源产业体系,推进我国能源行业供给侧改革、推动能源生产和利用方式变革,具有重要的战略意义。

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