储能电池应用场景与未来发展技术探讨-第2页-北极星储能网

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四、储能电池技术发展目标

储能的春天已经来临，但产业蓬勃发展的夏季还远未到来，各类储能技术已经开展商业或示范应用，在应用中展现了储能的优势，也逐渐暴露了一些问题，尤其是电池储能技术，距离“低成本、长寿命、高安全、易回收”的发展目标还有很长的路要走，有待创新与突破。

(1)低成本

狭义的储能电池成本仅包括一次(采购)成本，广义的储能电池成本还包括二次(使用)成本和三次(回收)成本。

其中，一次成本包括电池的材料成本和生产制造成本。在材料成本下降空间有限的情况下，通过电池结构技术的颠覆设计，简化电池生产工艺，降低制造成本和人力成本，将会是新型储能电池重要的降成本方向。

二次成本与电池使用寿命息息相关。需要结合材料技术和结构技术，发展新型修复再生技术，提升电池使用寿命，降低容量型电池的度电成本和功率型电池的频次成本。

三次成本主要指电池的回收成本。目前储能电池的回收再生环节若要做到完全符合环保标准的要求，成本还是非常高的，需要有创新的回收再生思路，降低电池的三次成本。

储能电池技术成本降低可以分为以下四个目标阶段。当前目标：开发非调峰功能的储能电池技术和市场，例如调频储能电池和移动储能电池;短期(5-10年)目标：低于峰谷电价差的度电成本;中期(10-20年)目标：低于火电调峰和调度的成本;长期(20-30年)目标：低于同时期风光发电的度电成本。

电池储能辅助AGC调频会先于调峰储能发展起来。未来只有当储能电池应用成本低于火电调峰成本后，储能电池系统才可能作为重要补充得以规模发展，并纳入到电网的调峰调度系统。

(2)长寿命

一般来说，对于消费类小型电池(如手机电池)，3至5年的使用寿命足以满足电子产品的寿命要求，但目前还是希望电池单次充电后的待机时间能够更长一些，因此对于电池的能量密度有着更高的直接的需求。然而对于电力储能电池，基本上都要求十年乃至二十年以上的日历使用寿命。因此，提升储能电池的日历使用寿命尤其重要。

电池循环次数寿命是日历使用寿命的基础，但并不等同于电池的实际日历使用寿命。因为从热力学角度来说，电池系统是一个高度非平衡的化学体系，在漫长的循环使用岁月中，还存在不可逆的体相和界面的化学变化，导致电池内阻的增加和容量的衰减。目前，还缺乏合适的加速老化实验标准能够对应电池实际的日历衰减变化。未来除了需要建立相关测试标准以外，还需要开发创新的在线修复再生技术，提升储能电池的日历使用寿命，满足实际储能的工况要求。

(3)高安全

储能电池的安全性非常重要。相对而言，水系电池如液流电池、铅酸电池等安全性较好，能够满足储能电站的安全性要求，但也需要严格控制电池的充电截止电压，以防止水溶液过压电解后的析氢爆炸;有机系锂离子电池的安全性问题较为突出，目前总体而言处于安全及格线上下的水平，有待技术突破;固态电池不含易燃的电解液，因此具有最高的安全性，在未来实现量产后有可能会首先应用到高安全要求的某些特殊场景。当然，固态电池要规模应用于电力储能，在降本增寿方面还有相当的困难需要克服。另外，固态电池的回收处理也是一大难题。

避免电池(内部或外部)短路的安全预防技术以及在电池短路发生后的应急维护技术是储能电池安全技术发展的重要方向。仅仅通过外部灭火装置进行储能锂电池的安全保护，是远远不够的，未来必须开发颠覆性的电池结构技术和安全维护技术，从电池内部彻底解决电池的安全问题，确保储能电池的安全运输和储能电站的安全运行。

(4)易回收

资源的循环再生利用将是储能电池未来规模应用面临的最大挑战。储能电池要达到易回收的目标有三点基本要求：1、电池回收过程符合安全和环保标准;2、稀有贵金属元素做到接近100%的再生利用;3、电池有一定回收残值。

现在示范应用的储能锂电池系统基本上没有考虑到未来电池报废后的回收处理环节。更为严重的是，目前电池界广泛存在一种错误的观念，认为报废锂电池富含各类有价值的贵金属，因此根本不用担心回收处理的问题。

本文作者了解到的实际情况是，报废电池的“价值”与“环保”之间存在较为严重的冲突和矛盾，现有储能锂电池的材料体系选择和电池结构设计，使得完全符合环保要求的有价值的回收处理工作非常困难。因此，有必要开展细致的储能电池全产业链污染分析和环保评估，引导储能电池技术创新的环保发展方向，以促进产业的健康可持续发展。

五、结语

“可再生能源+储能”是新能源发展的必然选择，而储能应用场景的复杂性决定了储能电池技术的多元化发展方向。未来针对电力调峰储能的大容量电池和电力调频储能的大功率电池还有待技术的创新突破。储能电池包括六大技术内涵：材料技术、结构技术、制造技术、应用技术、修复技术和回收技术。其中，电池材料是基础，但不是储能电池技术研究的全部。建议以后基础探索类项目可以偏重于新材料的研究，而技术工程类项目则应注重其它非材料技术方面的立项突破，在已有商业及示范储能电站的经验基础上，围绕“低成本、长寿命、高安全、易回收”的总体目标，发展各类容量型峰谷储能电池、功率型调频储能电池和能量型复合储能电池，与其它类型储能技术配合，支撑储能产业的快速发展。

文章摘自：《中华新能源》2018年第24期，作者：陈永翀研究员，中国科学院电工研究所储能技术研究组组长。

原标题：储能电池技术多元化发展探讨

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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