浩博电池网讯:国家能源局称,截至2022年底,全国已投运新型储能项目装机规模达8.7GW。从2022年新增装机技术占比来看,液流电池储能技术占比2.3%,占比增速明显加快。
而其背后的原因之一就是技术突破和经济性提高。
成本和安全是新型长时储能技术的两大痛点,以低成本和高安全著称的锌铁液流电池能否借此强势出圈?
1、技术溯源
锌铁液流电池是依靠锌酸盐离子和铁离子之间的电化学反应来实现电能的储存和释放的一项技术,最早由国外研究者提出,距今已有四十多年的发展历史。
锌铁液流电池可以在很宽的pH范围内工作,因此可以分为碱性、酸性以及中性锌铁液流电池。
碱性锌铁液流电池开路电压较高,搭配多孔膜和多孔电极后可以在较高的电流密度下长期循环;酸性锌铁液流电池充分利用了铁离子在酸性介质中溶解度高、电化学性能稳定的优势,但负极侧受pH影响较大;中性锌铁液流电池由于其无毒无害、环境温和逐渐受到关注,与多孔膜结合可有效降低电池成本。
目前碱性锌铁液流电池是市场上锌铁液流电池的主要发展方向。而国内对锌铁液流电池的研发主要来自中科院大连化学物理研究所。
中科院大连化物所于2009年开始,逐步开展了高能量密度、低成本锌基液流电池技术、锌碘液流电池技术、锌铁液流电池技术、锌溴蓄电池等一系列基于锌作为负极的液流电池技术。
2017年,该团队开发出新一代高能量密度低成本中性液流锌铁液流电池体系。据称该电池在40mA/cm2工作电流密度条件下,能量效率超过86%,连续运行超过100次循环性能无明显衰减。该体系活性物质浓度可达2M,其体积能量密度可达56Wh/L。
更重要的是,与其他液流电池体系相比,该体系具有更低的成本(<400RMB/kWh),表现出很好的应用前景。
一年后,该团队又在此基础上研制出碱性锌铁液流电池,其碱性锌铁液流电池储能技术具有成本低、安全性高、开路电压高和环境友好等特点,并且在一定程度上解决了传统的锌基液流电池锌负极面容量受限的问题。
随着技术的迭代,锌铁液流电池的优势越来越明显。
相比其他液流电池,锌铁液流电池具有成本低、能量密度高、安全性好、环境友好等优点,在大规模长时储能领域具有较好的应用前景;不过,无论哪种锌铁液流电池,负极侧都存在锌枝晶和面容量有限的缺点,成为锌铁液流电池产业化必须考虑的问题。
2、低成本的诱惑
在锌铁液流电池的产业化道路上,纬景储能似乎走得又快又稳。
2013年,刘雷(纬景储能首席智造官)和创始团队已经开始在全球范围内寻找新能源储能的解决方案,排除了在国内更为人熟知的全钒和铁铬路线,刘雷和团队最终选定锌铁液流电池。在他们看来,锌铁原料供给大、价格低,更具竞争力。
2018年,纬景储能科技有限公司成立,其核心技术来自美国ViZn公司的锌铁液流电网级储能技术,该储能技术有显著的安全和环保优势,同时对用户来说经济效益好,是一款安全、高性价比的储能产品,已有40余年的技术积累和储备。
以此技术为基础,纬景储能联合中国电建集团江西省电力建设有限公司,于2019年6月共同开发建设余干祥晖20MW扶贫光伏发电项目配套的200kW/600kWh锌铁液流储能系统示范项目,该项目在2021年10月成功并网。
该项目采用的正是纬景储能希音系列储能产品,具有极安全环保、服务寿命长达20年、工作环境温度范围广(-10℃~+45℃)、储能时间长(>8小时)、度电成本低等特点,并且应用范围广泛,适合多种长时新型储能需求。
据纬景储能披露,其创始团队率先突破电化学还原反应的关键问题(抑制锌枝晶)并取得专利,进一步降低锌铁液流电池技术成本。相比于锂电池约5~6毛钱和全钒液流电池约3~4毛钱的度电成本(充放一度电的单位成本),纬景能把锌铁液流电池的度电成本压缩在2毛以内。
产能方面,纬景储能也在积极布局。除了盐城、珠海,纬景储能已在广东、山东、湖北、浙江等地规划多个锌铁液流电池“超G工厂”。
2022年7月初,纬景储能与湖北宜昌猇亭区政府签署合作协议,确定总投资130亿元的锌铁液流新型储能电池项目,将打造年产能3GW的“纬景储能超G工厂”;
半个月后,纬景储能又在江苏盐城大丰区举行了纬景锌铁液流新型储能电池项目签约活动,项目计划5年内总投资100亿元,主要建设5GW的超级工厂、研发基地和电解液中心;
7月底,纬景储能位于珠海的智能制造基地(超G工厂)在“5.0产业新空间集中开工仪式”上奠基动工,同时,纬景储能首席智造官刘雷在接受采访时表示,将投资17亿元,在富山工业城建设年产1.5GW锌铁液流电池项目。
2023年1月16日,纬景储能宣布,其“液流电池电堆智能产线”在江苏盐城的智能制造工厂正式启用。
据该公司介绍,此次正式投运的锌铁液流电池电堆智能产线,采用了先进工业物联网系统,精密工业机器人等多种领先的智慧工厂技术,不仅可执行繁重和高一致性的液流电池制造、智慧物流和仓储任务,把生产效率提升500%以上,更形成了储能产业现代先进制造新模式,开创性地实现液流电池电堆生产的全链路数智化,标志纬景储能开启了百兆瓦数量级以上的量产能力。
除了纬景储能,国内市场中也有其他企业和团队在攻略锌铁液流电池技术,如重庆信合启越同长沙理工大学研发团队进行了锌铁液流电池的产业化工作,并设计出了相应样机,推进了相关器件的国产化;大连化物所与金尚新能源合作进行自主研发10KW级碱性锌铁液流电池储能示范系统,并于2020年在金尚新能源区内投入运行。
综合看来,锌铁液流储能电池是一个很新颖的技术,玩家仍屈指可数。虽然锌铁液流电池具有较高的能量效率,较长的循环寿命以及较低的材料成本,商业化前景广阔,但这仍然仅停留在纸面上,要在多种技术林立的储能市场强势出圈,以纬景储能为代表的相关企业还有较长一段路要走。
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能量密度:125-160Wh/kg
充放电能力:5-10C(20-80%DOD)
温度范围:-40℃—65℃
自耗电:≤3%/月
过充电、过放电、针刺、 挤压、短路、
撞击、高温、枪击时电池不燃烧、爆炸。
动力电池循环寿命不低于2000次,
80%容量保持率;
电池管理系统可靠、稳定、适应性 强,
符合国军标要求。