中国电池工业协会：镍氢、锂电、氢燃料……电池路线多元化是新能源时代必然趋势
“新能源时代，多种电化学储能技术并行运行，包容、多元化、务实的发展模式将推动储能产品的商业化和规模化应用。” 在“2021新材料国际发展趋势高层论坛”上，先进储能国家能源材料工程研究中心主任、首席科学家钟发平博士关注电化学储能技术路线的多元化发展碳中和的背景。
据了解，“2021国际新材料发展趋势高层论坛”吸引了近30名院士、400余名知名专家、1100余名国内材料及相关领域学者参会。 作为论坛系列活动之一，“新能源材料论坛”由我国能源材料领域相关高校和研究机构共同参与。 各位演讲嘉宾均为国内新能源材料领域的知名专家，就镍氢电池、锂离子电池、液流电池、钠离子电池的发展趋势和研究成果引发了讨论。 钟发平博士出席论坛并作《新能源时代先进镍氢电池及关键材料产业创新发展与展望》专题报告。 他强调，镍氢电池将根据自身特点和潜力，结合特定细分市场的技术需求进行研发和创新，为国内电池技术路线多元化发展提供参考。
不同系统电池技术将长期共存、创新发展。
目前，以三元锂、磷酸铁锂为代表的锂离子电池技术受到新能源行业和资本市场的追捧，受欢迎程度空前。 但与此同时，铅酸电池、镍氢电池、锰酸锂电池和氢燃料电池都在特定的利基领域发挥着重要作用。 以镍氢电池为例，电池具有安全性高、寿命长、温度范围宽、功率大、环境友好等突出优点。 但它们也存在能量密度比锂电池弱的问题。 但依靠差异化的产品能力，镍氢电池在多个细分领域取得了突破。 国内镍氢电池龙头企业科力远的镍氢电池及关键材料已配套11款丰田混合动力汽车，产能达48万辆/年。 此外，还应用于轨道交通、大型储能电站、航空制冷链及特种设备等领域，拓展应用领域。
作为先进储能材料国家工程研究中心主任、首席科学家，钟发平博士通过其专利技术实现了连续带状泡沫镍材料（镍氢电池正极骨架材料）的国产化，打破了国际领先水平。垄断; 通过收购和国产化，我们获得了高端应用的技术和专利，并与厦门钨业共同实现了高端稀土储氢合金粉的国产化，为先进镍的进一步开发和应用提供了产业化的资源条件-金属氢化物电池。 他表示，通过对高能量密度、高功率密度、高安全性、宽温度范围等关键性能指标的平衡进行客观分析，镍氢电池和锂电池并不是谁取代谁的问题。 未来相当长一段时间内，不同体系的储能技术将长期共存，并在各自适用的细分市场中创新发展。
事实上，2018年，时任美国储能研究联合中心研发副主任 也做出了同样的判断。 他说：“消费电子、汽车和电网存储是目前使用电池的三个主要行业。我把这三个行业称为人们与电池相连的三大领域。每个领域对电池的要求不同，因此所使用的电池口袋里的手机需要一个强大、安全的电池，而重量和成本对于汽车电池行业来说并不是很大的考虑因素，因此成本和重量和寿命。如果你的新特斯拉每两年需要一个新电池，那就太疯狂了）变得很重要，而且用于为房屋和电网储存电力的电池都没有任何重量或尺寸要求，可以在所有区域使用。”
电池“混合动力”或将流行
从行业表现来看，对于不同电池技术路线的认识现在更加理性和清醒。 为实现“优势互补”、均衡发展，电池“混动”方兴未艾。 据《中国消费者报》报道，蔚来首款三元铁锂电池组将在量产车型上交付给消费者。 据了解，该电池组采用三元锂和磷酸铁锂电芯混合排列，可降低电池低温寿命损失25%，能量密度提升14%。 三元锂铁电池市场应用的重要意义不仅是打破三元锂电池与磷酸铁锂电池的界限，也为动力电池研发开辟新思路，促进融合发展的可能性不同材料的。 。 一些企业推出了钠锂电池组，将钠离子电池和锂离子电池按一定比例混合，集成到同一个电池系统中，利用BMS精准算法对不同电池系统进行均衡控制。
钟发平博士指出，新能源时代，多种电化学储能技术并行发展，在各自的系统方向上进行技术创新和突破，并在不同的适用市场拓展应用，各有特点和优点。 多元化务实的发展模式推动储能产品商业化和规模化应用。 为了应对发电侧和用电侧的复杂工况，一个储能电池组一统天下的想法并不现实。 它需要多个电池的集成，通过扬长避短、补短板来优化能源管理。 其中，在安全可靠、长寿命和多元化技术竞争的要求下，镍氢电池以其独特的高安全性、宽温度范围、长寿命等特点，可广泛应用于工频调制储能、风能混合存储等领域。特征。 模式，从而大大提高了整个储能系统的安全性。
多元化技术路线可缓解原材料压力
与传统化石能源发电不同，新能源中的光伏、风电、电动汽车等需要更多的金属。 锂、镍、钴、锰和石墨对于电池功效、寿命和能量强度非常重要。 稀土永磁材料对于风力涡轮机和电动汽车至关重要。 在“2021新材料国际发展趋势高层论坛”上，徐胜明、胡方圆、杨全红、高宏才等多位专家关注新能源趋势下的原材料短缺问题。 据了解，电动汽车和储能电池的金属需求在2040年将增长至少30倍。其中锂的需求增长最快，2040年增长超过40倍，其次是石墨、钴和镍，预计2040年将增长40倍以上。增加约20-25倍。
我国锂资源禀赋稍差，开采技术不成熟。 它高度依赖外部资源。 2020年原材料自供率仅为32%。 钴是真正的稀缺资源。 2020年，全球钴探明储量约为710万吨，其中约50%分布在刚果民主共和国。 中国已探明的钴储量约为8万吨，仅占全球总量的8万吨左右。 储备金约为1%。 就镍矿而言，中国目前已探明的镍矿资源储量仅占全球总量的3.7%。 可以说资源储备严重不足。 锂电池需求的快速增长和扩产预期也加剧了上游原材料供应的紧张。 Wind数据显示，目前国内电池级碳酸锂价格已突破17万元/吨，年初以来累计涨幅超过225%，其中近两个月涨幅超过90% 。
在这样的供需关系下，不同技术路线的电池共同发展，有利于缓解原材料压力，避免被上游产业链“卡住”。 以镍氢电池为例，镍氢电池的原材料主要是镍和稀土。 我国是世界上稀土资源最丰富的国家，稀土储量达4400万吨REO，占全球储量的37%。 而且，虽然使用了镍金属，但目前镍氢电池回收技术已经非常成熟，可以有效回收。 据科力远介绍，镍氢电池回收项目已完成技术开发和中试验证，已获得并正在受理24项核心专利。 镍、钴、锰的回收率可达98%以上。 可见，多元化的电池技术路线将有助于缓解原材料压力。
工信部近日表示，实现碳达峰和碳中和的重点任务是实施可再生能源替代行动，大幅提高新能源在能源结构中的比重，构建以新能源为主要动力的新型电力体系。主体。 新型电池作为推动新能源产业发展的压舱石，是支撑新能源在电力、交通、工业、通信、建筑、军事等领域广泛应用的重要基础。 也是实现碳达峰和碳中和目标的关键支撑。 一。 多元化的电池技术路线将是新能源时代的必由之路。 开发高能量、高功率输出、宽温度范围、超长寿命、低自放电、低成本的先进镍氢电池是拓宽其市场竞争力的关键，特别是在动力电池和动力电池等利基领域。大规模储能。 应用程序开发的源动力和方向。