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编者按:储能电池要求安全性高、寿命长、价格低、能量转换效率高、易维护以及环境友好等诸多特点。当前已经开展商业化储能应用的二次电池主要有铅酸电池(包括铅碳电池)、锂离子电池、液流电池和高温钠电池(包括钠硫电池和ZEBRA电池)等,对比这几种二次电池的优缺点,当前并不存在各项指标要求都能满足的“理想电池”。
储能锂离子电池是继动力电池之后,在国内迅速发展起来的新兴锂电应用领域。2013年1月,国务院公布的《能源发展“十二五”规划》中提到的大型风光发电站以及分布式可再生能源发电,为实现平滑并网都需要建设配套的储能电站系统,该规划被认为是我国储能锂离子电池发展的元年。
如按太阳能发电/风力发电装机的5%配置储能电池系统计算,“十二五”期间,大型风光储能电站和分布式可再生能源发电项目对储能电池的市场需求量分别为5.1万MW和5000MW。觊觎储能电池市场未来诱人的前景,国内锂电厂家纷纷将储能电池作为企业发展的战略方向,大力备战储能市场。
储能电池要求安全性高、寿命长、价格低、能量转换效率高、易维护以及环境友好等诸多特点。当前已经开展商业化储能应用的二次电池主要有铅酸电池(包括铅碳电池)、锂离子电池、液流电池和高温钠电池(包括钠硫电池和ZEBRA电池)等,对比这几种二次电池的优缺点,当前并不存在各项指标要求都能满足的“理想电池”。
对于储能用锂离子电池而言,相对于层状正极材料和尖晶石正极材料,目前只有采用橄榄石结构正极材料有可能满足其大部分技术指标。因此笔者个人认为,磷酸盐正极材料应该是储能锂离子电池的首选。
橄榄石结构的磷酸盐正极材料系列中,除了LiFePO4(LFP),还有LiMnPO4(LMP,4.1V),LiCoPO4(LCP,4.8V),LiNiPO4(LNP,5.2V)和Li3V2(PO4)3(LVP,4.0V,3.7V,3.6V)以及一些相互形成的固溶体材料,图1比较了这几种正极材料的放电曲线。
虽然LCP和LNP的理论容量和LFP比较接近,但由于它们的工作电压太高超出了普通电解液的电化学稳定窗口,并且镍和钴的成本也比较贵,所以LCP和LNP这两种材料实际上并没有产业化意义。钒有剧毒成本较高而且电化学性能也并不是非常突出,所以LVP不可能应用于商品锂离子电池。
所以,目前有产业化前景的橄榄石结构正极材料主要是LFP,LMP和两者的固溶体LMFP。这里,笔者将简要介绍这三种正极材料当前的产业化现状。
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