各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)專題培訓(xùn)課件

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池1各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池

快、功率密度高、電池壽命長等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車、并網(wǎng)新能源發(fā)電和智能電網(wǎng)。該技術(shù)由澳大利亞CSIRO國家實(shí)驗(yàn)室和日本古和電池聯(lián)合發(fā)明。此外，美國Axion公司也在開發(fā)類似產(chǎn)品。中國的浙江天能、浙江超威、浙江南都、武漢銀泰、這將會(huì)同、吉林匯能等公司，也已經(jīng)開始投入研發(fā)。雙極性電池是一種用雙極性極板制作的鉛蓄電池，與普通鉛蓄電池相比具有更高比能量、高功率性能、長壽命和適合高電壓設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。該領(lǐng)域尚處于起步階段，目前只有少數(shù)長江可以生產(chǎn)樣品，但均未大規(guī)模生產(chǎn)。美國Arias和BPC公司、瑞士愛立康公司技術(shù)領(lǐng)先，中國的幾家傳統(tǒng)鉛蓄電池公司如南都、風(fēng)帆、雙登等也都在進(jìn)行雙極性電池的研發(fā)工作。

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池2各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池

鉛蓄電池的構(gòu)造各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池鉛蓄電池的構(gòu)造3各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池發(fā)展趨勢：經(jīng)過多年研究，鉛酸電池已經(jīng)成熟應(yīng)用于各種領(lǐng)域中，新型鉛酸電池儲(chǔ)能技術(shù)也在崛起中，水平鉛酸蓄電池和超級(jí)鉛酸電池是鉛酸電池未來的主要發(fā)展趨勢。水平鉛酸蓄電池是一種采用水平點(diǎn)擊的鉛酸電池新技術(shù)，采用專利擠壓工藝制成共軸玻纖覆鉛線及雙極電極結(jié)構(gòu)，具備優(yōu)異的性能，尤其在動(dòng)力性能及抗震性能方面表現(xiàn)突出，作為動(dòng)力電池完全滿足需要，在通信電源、太陽能、風(fēng)能蓄電池以及軍事應(yīng)用領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。目前，水平鉛酸電池發(fā)展技術(shù)已經(jīng)比較成熟，擁有自主專利的鉛布板珊制造工藝，采用機(jī)械化的裝配工序，率先實(shí)現(xiàn)了水平電池的規(guī)?；a(chǎn)。美國HorizonBatteries,LLC、美國MillenniumEnergyGroup、美國XtremePower公司、中國豪德千網(wǎng)水平電池有限公司、中國臺(tái)灣德發(fā)實(shí)業(yè)股份有限公司等都投入了大量的人力、物力和財(cái)力，水平鉛酸蓄電池部分產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，目前，發(fā)展趨勢是進(jìn)一步提高電池比能量、延長電池深循環(huán)壽

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池4各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池

命和更好地解決快速充電，以及自身放電較大的問題。超級(jí)鉛酸電池將超級(jí)電容器和鉛酸電池的優(yōu)點(diǎn)集于一身，艱巨了好能量密度、高功率密度的優(yōu)點(diǎn)，是一種新型的儲(chǔ)能元件。超級(jí)鉛酸電池采用泡沫碳板柵和鉛炭電極，通過利用泡沫炭的高比表面積，結(jié)合了鉭電容器的高比功率和長壽命優(yōu)勢，作為車輛的動(dòng)力電源是當(dāng)前鉛酸電池技術(shù)層面的突破，與傳統(tǒng)鉛酸蓄電池相比，功率可提高20%~50%，壽命至少可延長2~3倍，克服了傳統(tǒng)鉛酸電池的缺陷。今后，超級(jí)鉛酸電池的技術(shù)發(fā)展趨勢為：適用于超級(jí)電池負(fù)極的碳材料研究與可開發(fā)；工作電壓與鉛酸電池一致，較低的析氫速率，高容量、放電初期能有效地分擔(dān)電流；如何選擇集流體，使其能更好的地發(fā)揮超級(jí)電池的大電流放電特性，并保證電池工作環(huán)境的穩(wěn)定性。

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池5各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池技術(shù)特點(diǎn)：鋰離子電池是以含鋰的化合物做正極，在充放電過程中，通過鋰離子在電池正負(fù)極之間的往返脫出和嵌入實(shí)現(xiàn)充放電的一種二次電池。鋰離子電池實(shí)際上是一種鋰離子的濃差電池。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池正極材料上的鋰離子脫出，經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極表面，并嵌入負(fù)極材料中；放電時(shí)，嵌在負(fù)極材料中的鋰離子脫出重新插入正極材料中。自從1991年日本索尼公司首次實(shí)現(xiàn)商品化至今，根據(jù)正極材料和電解質(zhì)的不同，鋰離子電池已經(jīng)發(fā)展出包括估算鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鈦酸鋰電池、三元材料鋰電池、聚合物鋰電池等在內(nèi)的多種電池體系。鋰離子電池由于能量密度高、壽命長、自放電小、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，已在數(shù)碼便攜產(chǎn)品中獲得了廣泛應(yīng)用，并且正逐步進(jìn)入新能源汽車、儲(chǔ)能電站等應(yīng)用領(lǐng)域。

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鈷酸鋰正極材料結(jié)構(gòu)各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池鈷酸鋰正極材料結(jié)構(gòu)7各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池

鋰離子電池充放電原理示意圖各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池鋰離子電池充放電原理8各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池在各種鋰離子電池中：鈷酸鋰電池產(chǎn)業(yè)化最成熟、產(chǎn)品的能量密度最高，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦等小型移動(dòng)設(shè)備上。目前日本松下和索尼、韓國三星SDI和LG化學(xué)、中國比亞迪、力神和比克等多家企業(yè)，幾控制了全球的鈷酸鋰電池行業(yè)，其中日本企業(yè)占據(jù)了高端市場，中國企業(yè)占據(jù)了低端市場。處于對(duì)安全的考慮，鈷酸鋰電池不適合大功率和大容量的應(yīng)用。錳酸鋰電池有低成本、高性能的優(yōu)勢，產(chǎn)品安全性較鈷酸鋰電池高，是熱門的電動(dòng)汽車電池備選技術(shù)，在全球的動(dòng)力電池領(lǐng)域占據(jù)重要地位。日本企業(yè)在錳酸鋰電池領(lǐng)域開發(fā)應(yīng)用最早，技術(shù)最為領(lǐng)先，包括索尼、Sanyo（已和松下合并）和日產(chǎn)AESC公司等都在大力發(fā)展錳酸鋰電池；韓國企業(yè)在此領(lǐng)域投入巨大，緊跟日本企業(yè)，三星SDI和LG化學(xué)已經(jīng)具備相當(dāng)實(shí)力。由于對(duì)生產(chǎn)工藝要求較高，中國大多數(shù)企業(yè)沒有選擇在此領(lǐng)域投入，目前國內(nèi)只有國安盟固利等少數(shù)企業(yè)堅(jiān)持反戰(zhàn)該技術(shù)。

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池9各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池10各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池3.磷酸鐵鋰電池具有長壽命、低成本以及高安全性等優(yōu)勢，是目前最熱門的電動(dòng)汽車電池技術(shù)之一，也是電力儲(chǔ)能系統(tǒng)的熱門候選技術(shù)之一。近年來，磷酸鐵鋰電池在中國獲得了高度發(fā)展，無論是民間還是政府都對(duì)該技術(shù)給予厚望，代表型企業(yè)包括比亞迪、比克、力神等。但是，從產(chǎn)品性能上看，北美企業(yè)的產(chǎn)品目前仍然全球領(lǐng)先，標(biāo)志性企業(yè)是美國A123公司，該公司的產(chǎn)品在低溫性能、倍率性能、循環(huán)壽命等方面，都明顯領(lǐng)先于其他企業(yè)的產(chǎn)品。

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池11各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池

磷酸鐵鋰電池結(jié)構(gòu)各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池磷酸鐵鋰電池結(jié)構(gòu)12各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池

尖晶石型錳酸鋰的結(jié)構(gòu)在充放電上體現(xiàn)了優(yōu)勢各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池尖晶石型錳酸鋰的結(jié)構(gòu)13各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池發(fā)展趨勢：目前從技術(shù)路線上說，業(yè)界對(duì)鋰離子電池比較常見的分類為鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鈦酸鋰電池。其中鈷酸鋰電池產(chǎn)業(yè)化最成熟，已廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦等小型移動(dòng)設(shè)備上；錳酸鋰電池以低成本、高性能的優(yōu)勢成為潛在的電動(dòng)汽車電池，在日本有一定的成熟度；磷酸鐵鋰電池以長壽命、低成本以及高安全性等優(yōu)勢成為目前最熱門的儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車電池，尤其在中國；國內(nèi)鈦酸鋰電池還沒有克服工藝問題，世界上只有日本東芝成功開發(fā)此電池并應(yīng)用在電動(dòng)汽車上。對(duì)于鈷酸鋰電池而言，未來主要發(fā)展趨勢將是改善材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高電池的安全性。根據(jù)目前研究結(jié)果，今后將主要采取用Mn、Al、Ni等其他元素取代部分鈷元素，以減少鈷的用量，提高材料的穩(wěn)定性，并且降低成本?；蛘邠诫sMg、Zr等其他元素穩(wěn)定材料的晶體結(jié)構(gòu)，改善材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

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鋰離子電池的常見外形構(gòu)造各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢鋰離子電池的常見外形構(gòu)造15各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池

對(duì)于錳酸鋰電池而言，其主要的技術(shù)發(fā)展趨勢是研究如何解決電池容量衰減快的問題。未來，各廠商將從錳離子的溶解角度，研究如何避免材料結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)稱性低、無序性增強(qiáng)的四方結(jié)構(gòu)，抑制電解液產(chǎn)生HF，改善錳酸鋰電池容量衰減過快、材料不穩(wěn)定的問題。表面修飾以有效地抑制錳的溶解和電解液的分解；摻雜以有效抑制充放電過程中John-Teller效應(yīng)，進(jìn)一步提高材料的電化學(xué)性能，會(huì)成為今后對(duì)尖晶石型錳酸鋰進(jìn)行改性研究的方向之一。對(duì)于磷酸鐵鋰電池而言，其未來發(fā)展趨向于解決磷酸鐵鋰材料制備、充放電等方面的技術(shù)問題：磷酸鐵鋰材料制備困難，在高溫合成過程中顆粒生長不易控制，顆粒均勻性較差，同時(shí)二價(jià)鐵離子易被氧化成三價(jià)鐵離子，產(chǎn)生Li3Fe2(PO4)3或者LiFe(P2O7)雜質(zhì)，各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池16各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池

需研究液相法制備和低溫?zé)Y(jié)技術(shù)，提過材料的一致性；磷酸鐵鋰電池充放電時(shí)極化較大，電池倍率性能較差，一般不能超過5C放電。未來希望通過納米化，在一定程度上解決此問題，但納米化工藝較為復(fù)雜，納米磷酸鐵鋰將面臨高成本的問題。鋰離子電池負(fù)極材料的發(fā)展較為成熟，在商業(yè)應(yīng)用中，石墨類碳材料技術(shù)較為成熟，近年來硬碳、鈦酸鋰、合金等其他材料也相繼成為研究熱門。石墨類碳材料在安全和循環(huán)壽命方面性能突出，并且廉價(jià)、無毒、無害，是最為常見的負(fù)極材料；硬碳材料由于存在首效低、壓實(shí)密度低、工藝不成熟等問題，因此還沒有進(jìn)入大規(guī)模商品化階段，國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域仍處于試驗(yàn)階段，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化銷售的企業(yè)不多，較為有名的是日本吳羽化學(xué)；鈦酸鋰是一種嵌入式化合

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物，目前并未獲得廣泛的商業(yè)應(yīng)用，但國內(nèi)外企業(yè)以及研究機(jī)構(gòu)對(duì)其的關(guān)注度很高；金屬或非金屬化合物可以解決負(fù)極材料容量低的問題，但會(huì)導(dǎo)致材料的機(jī)械穩(wěn)定性下降，從而逐漸粉化失效，最終導(dǎo)致電池的循環(huán)性能差。目前改善合金負(fù)極材料性能，改善電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性是大家關(guān)注的重點(diǎn)，如利用納米材料實(shí)現(xiàn)此目的。

隔離膜技術(shù)門檻高，造孔的工程技術(shù)以及基體材料是其主要的技術(shù)難點(diǎn)。目前日美廠商占據(jù)了壟斷地位，如日本旭化成、東燃化學(xué)、美國Celgard三個(gè)壟斷巨頭各自占據(jù)了全球市場份額的20%。近年來、國產(chǎn)膜的質(zhì)量逐漸提高，但與日美產(chǎn)品相比，質(zhì)量差距還很大，多用于中低端鋰離子電池市場。

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生產(chǎn)鋰電池電解液的主要原材料包括溶劑、添加劑和電解質(zhì)，溶劑主要有碳酸丙烯酯、碳酸二甲醇等；電解質(zhì)包括六氟磷酸鋰、三氟甲基硫磺酸等。目前，溶劑和添加劑的技術(shù)工藝已經(jīng)較為普及，產(chǎn)能充足且已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，而電解質(zhì)技術(shù)相對(duì)復(fù)雜且對(duì)產(chǎn)品性能的影響最大。目前性能最好、使用量最多的電介質(zhì)為六氟磷酸鋰。六氟磷酸鋰的技術(shù)研發(fā)水平、生產(chǎn)供應(yīng)能力、價(jià)格水平等在很大程度上影響下游電解液乃至鋰電池的技術(shù)發(fā)展水平和產(chǎn)量，但目前全球范圍內(nèi)具備自主規(guī)?；a(chǎn)六氟磷酸鋰的企業(yè)極少，全球具備六氟磷酸鋰量產(chǎn)能力的供應(yīng)商主要是日本的企業(yè)，韓國、中國也有少數(shù)企業(yè)具備小規(guī)模生產(chǎn)能力。

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池19各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢6、液流電池技術(shù)特點(diǎn)：液流電池是通過可溶電對(duì)在惰性電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而完成充放電的一類電池。一個(gè)典型的液流電池單體結(jié)構(gòu)包括正負(fù)電極；隔膜和電極圍成的電極室；電解液罐、泵和管路系統(tǒng)。多個(gè)電池單體用雙極板串接等方式組成電堆，電堆配入控制系統(tǒng)組成蓄電系統(tǒng)。液流電池存在很多的細(xì)分類型和具體體系，目前全球真正研究較為深入的液流電池體系只有四種，分別為全釩液流電池、鋅溴液流電池、鐵鉻液流電池和多溴化鈉/溴液流電池，病都有商業(yè)化示范運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)。

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20世紀(jì)90年代起，日本、澳大利亞、美國等已經(jīng)有了一些示范運(yùn)行的釩電池項(xiàng)目，近兩年來隨著全球?qū)?chǔ)能技術(shù)的關(guān)注，釩電池在美國、中國等又陸續(xù)獲得一些項(xiàng)目機(jī)會(huì)。鋅溴液流電池的反應(yīng)活性物質(zhì)為溴化鋅，充電時(shí)鋅沉積在負(fù)極上，而在正極生成的溴會(huì)馬上把電解液中的溴絡(luò)合劑絡(luò)合成油狀物質(zhì)。目前全球鋅溴電池還處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的初期階段，研發(fā)主要集中與美國和澳大利亞，國內(nèi)近些年也有企業(yè)開始從事這方面的開發(fā)。美國的ZBB和PremiumPower公司作為著名的鋅溴電池廠商，已開發(fā)出具有不同規(guī)格的韓品（10~500KW），近期更是受到美國政府、能源部及電力研究院的關(guān)注，相信將會(huì)在美國不斷向前發(fā)展。此外日本Meidensha公司、澳大利亞的Redflow公司，中國的大連融科等也在積極發(fā)展研發(fā)工作。

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鐵鉻液流電池是以CrCl2和FeCl3的酸性水溶液（一般為鹽酸溶液）為電池正負(fù)極電解液及電池電化學(xué)反應(yīng)活性物質(zhì)，采用離子交換膜為隔膜的一類電池。鐵鉻液流電池系統(tǒng)雖然具有電解液原材料價(jià)格便宜的特點(diǎn)，但由于其負(fù)極析氫嚴(yán)重、正極析氯難以管理、系統(tǒng)循環(huán)壽命短。因此，20世紀(jì)80年代雖然日本先后研發(fā)出1KW、10KW、60KW甚至MW級(jí)電堆，但九十年代后期研發(fā)工作基本停止。近幾年，在美國有幾家公司又開始進(jìn)行鐵鉻電池的研究和產(chǎn)業(yè)化工作，包括Deeya和Ktech公司。

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢6、液流電池23各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢6、液流電池發(fā)展趨勢：目前，技術(shù)較為成熟，應(yīng)用較為廣泛的液流電池是全釩液流電池和鋅溴液流電池。綜合來看，全釩液流電池還處于商業(yè)化發(fā)展的初期階段，技術(shù)趨向于穩(wěn)定、成熟，但是仍然需要解決一些技術(shù)層面的問題。在未來發(fā)展中，全釩液流電池需要不斷研發(fā)新的電池材料，提高電池材料性能，解決電池正極中五價(jià)釩離子的強(qiáng)氧化活性；研究提高全釩液流電池系統(tǒng)溫度適應(yīng)性的方法，解決正極電解液對(duì)高溫敏感，而負(fù)極電解液對(duì)低溫敏感的技術(shù)局限；防止在充放電過程中發(fā)生水遷移而導(dǎo)致正負(fù)極電解液濃度、體積發(fā)生變化，減少導(dǎo)致電池性能衰減的因素；研發(fā)工業(yè)化大批量制造技術(shù)，使全釩液流電池能夠最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化是未來發(fā)展的主要趨勢。對(duì)于鋅溴液流電池，其未來的發(fā)展趨勢也集中在解決技術(shù)問題和產(chǎn)業(yè)化方面。從技術(shù)層面上看，鋅形成沉積物時(shí)，具有生成枝晶的趨勢，一旦形成，很容易造成單體電池短路，今后需要在電解液組成、電堆的設(shè)計(jì)及運(yùn)行策略等多方面加以控制；溴不僅能夠和絡(luò)

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢6、液流電池24各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢6、液流電池

和劑形成絡(luò)合物同電解質(zhì)分離，同時(shí)會(huì)被電解液中的無機(jī)溴離子絡(luò)合，因而在電解液中具有較高的溶解度，溶解的溴會(huì)擴(kuò)散到鋅側(cè)電極，由此會(huì)導(dǎo)致自放電問題；今后需要研究心得方法或技術(shù)使電池的各種部件及材料能夠抵御溴的強(qiáng)氧化性，延長電池壽命，因此。，關(guān)鍵材料的基礎(chǔ)研究將是發(fā)展趨勢之一。從生產(chǎn)層面上講，鋅溴電池的生產(chǎn)未來將趨向于系統(tǒng)集成工藝生產(chǎn)，以保證產(chǎn)品的一致性和可靠性；不僅如此，生產(chǎn)安全、防止液溴泄露也是要關(guān)注的問題。整體來看，液流電池在全球逐漸開展了多項(xiàng)電網(wǎng)級(jí)應(yīng)用項(xiàng)目，作為調(diào)頻、移峰等電力市場輔助服務(wù)設(shè)備，在關(guān)鍵時(shí)滿足臨時(shí)擴(kuò)容需求應(yīng)用，技術(shù)已經(jīng)具備了一定的成熟度，產(chǎn)品需要市場記進(jìn)一步認(rèn)可。

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢6、液流電池25化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)勢化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)勢26全球儲(chǔ)能規(guī)模及分布格局全球儲(chǔ)能規(guī)模及分布格局27各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池28各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池

快、功率密度高、電池壽命長等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車、并網(wǎng)新能源發(fā)電和智能電網(wǎng)。該技術(shù)由澳大利亞CSIRO國家實(shí)驗(yàn)室和日本古和電池聯(lián)合發(fā)明。此外，美國Axion公司也在開發(fā)類似產(chǎn)品。中國的浙江天能、浙江超威、浙江南都、武漢銀泰、這將會(huì)同、吉林匯能等公司，也已經(jīng)開始投入研發(fā)。雙極性電池是一種用雙極性極板制作的鉛蓄電池，與普通鉛蓄電池相比具有更高比能量、高功率性能、長壽命和適合高電壓設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。該領(lǐng)域尚處于起步階段，目前只有少數(shù)長江可以生產(chǎn)樣品，但均未大規(guī)模生產(chǎn)。美國Arias和BPC公司、瑞士愛立康公司技術(shù)領(lǐng)先，中國的幾家傳統(tǒng)鉛蓄電池公司如南都、風(fēng)帆、雙登等也都在進(jìn)行雙極性電池的研發(fā)工作。

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池29各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池

鉛蓄電池的構(gòu)造各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池鉛蓄電池的構(gòu)造30各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池發(fā)展趨勢：經(jīng)過多年研究，鉛酸電池已經(jīng)成熟應(yīng)用于各種領(lǐng)域中，新型鉛酸電池儲(chǔ)能技術(shù)也在崛起中，水平鉛酸蓄電池和超級(jí)鉛酸電池是鉛酸電池未來的主要發(fā)展趨勢。水平鉛酸蓄電池是一種采用水平點(diǎn)擊的鉛酸電池新技術(shù)，采用專利擠壓工藝制成共軸玻纖覆鉛線及雙極電極結(jié)構(gòu)，具備優(yōu)異的性能，尤其在動(dòng)力性能及抗震性能方面表現(xiàn)突出，作為動(dòng)力電池完全滿足需要，在通信電源、太陽能、風(fēng)能蓄電池以及軍事應(yīng)用領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。目前，水平鉛酸電池發(fā)展技術(shù)已經(jīng)比較成熟，擁有自主專利的鉛布板珊制造工藝，采用機(jī)械化的裝配工序，率先實(shí)現(xiàn)了水平電池的規(guī)?；a(chǎn)。美國HorizonBatteries,LLC、美國MillenniumEnergyGroup、美國XtremePower公司、中國豪德千網(wǎng)水平電池有限公司、中國臺(tái)灣德發(fā)實(shí)業(yè)股份有限公司等都投入了大量的人力、物力和財(cái)力，水平鉛酸蓄電池部分產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，目前，發(fā)展趨勢是進(jìn)一步提高電池比能量、延長電池深循環(huán)壽

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池31各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池

命和更好地解決快速充電，以及自身放電較大的問題。超級(jí)鉛酸電池將超級(jí)電容器和鉛酸電池的優(yōu)點(diǎn)集于一身，艱巨了好能量密度、高功率密度的優(yōu)點(diǎn)，是一種新型的儲(chǔ)能元件。超級(jí)鉛酸電池采用泡沫碳板柵和鉛炭電極，通過利用泡沫炭的高比表面積，結(jié)合了鉭電容器的高比功率和長壽命優(yōu)勢，作為車輛的動(dòng)力電源是當(dāng)前鉛酸電池技術(shù)層面的突破，與傳統(tǒng)鉛酸蓄電池相比，功率可提高20%~50%，壽命至少可延長2~3倍，克服了傳統(tǒng)鉛酸電池的缺陷。今后，超級(jí)鉛酸電池的技術(shù)發(fā)展趨勢為：適用于超級(jí)電池負(fù)極的碳材料研究與可開發(fā)；工作電壓與鉛酸電池一致，較低的析氫速率，高容量、放電初期能有效地分擔(dān)電流；如何選擇集流體，使其能更好的地發(fā)揮超級(jí)電池的大電流放電特性，并保證電池工作環(huán)境的穩(wěn)定性。

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鉛蓄電池32各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池技術(shù)特點(diǎn)：鋰離子電池是以含鋰的化合物做正極，在充放電過程中，通過鋰離子在電池正負(fù)極之間的往返脫出和嵌入實(shí)現(xiàn)充放電的一種二次電池。鋰離子電池實(shí)際上是一種鋰離子的濃差電池。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池正極材料上的鋰離子脫出，經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極表面，并嵌入負(fù)極材料中；放電時(shí)，嵌在負(fù)極材料中的鋰離子脫出重新插入正極材料中。自從1991年日本索尼公司首次實(shí)現(xiàn)商品化至今，根據(jù)正極材料和電解質(zhì)的不同，鋰離子電池已經(jīng)發(fā)展出包括估算鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鈦酸鋰電池、三元材料鋰電池、聚合物鋰電池等在內(nèi)的多種電池體系。鋰離子電池由于能量密度高、壽命長、自放電小、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，已在數(shù)碼便攜產(chǎn)品中獲得了廣泛應(yīng)用，并且正逐步進(jìn)入新能源汽車、儲(chǔ)能電站等應(yīng)用領(lǐng)域。

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鈷酸鋰正極材料結(jié)構(gòu)各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池鈷酸鋰正極材料結(jié)構(gòu)34各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池

鋰離子電池充放電原理示意圖各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池鋰離子電池充放電原理35各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池在各種鋰離子電池中：鈷酸鋰電池產(chǎn)業(yè)化最成熟、產(chǎn)品的能量密度最高，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦等小型移動(dòng)設(shè)備上。目前日本松下和索尼、韓國三星SDI和LG化學(xué)、中國比亞迪、力神和比克等多家企業(yè)，幾控制了全球的鈷酸鋰電池行業(yè)，其中日本企業(yè)占據(jù)了高端市場，中國企業(yè)占據(jù)了低端市場。處于對(duì)安全的考慮，鈷酸鋰電池不適合大功率和大容量的應(yīng)用。錳酸鋰電池有低成本、高性能的優(yōu)勢，產(chǎn)品安全性較鈷酸鋰電池高，是熱門的電動(dòng)汽車電池備選技術(shù)，在全球的動(dòng)力電池領(lǐng)域占據(jù)重要地位。日本企業(yè)在錳酸鋰電池領(lǐng)域開發(fā)應(yīng)用最早，技術(shù)最為領(lǐng)先，包括索尼、Sanyo（已和松下合并）和日產(chǎn)AESC公司等都在大力發(fā)展錳酸鋰電池；韓國企業(yè)在此領(lǐng)域投入巨大，緊跟日本企業(yè)，三星SDI和LG化學(xué)已經(jīng)具備相當(dāng)實(shí)力。由于對(duì)生產(chǎn)工藝要求較高，中國大多數(shù)企業(yè)沒有選擇在此領(lǐng)域投入，目前國內(nèi)只有國安盟固利等少數(shù)企業(yè)堅(jiān)持反戰(zhàn)該技術(shù)。

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池36各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池37各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池3.磷酸鐵鋰電池具有長壽命、低成本以及高安全性等優(yōu)勢，是目前最熱門的電動(dòng)汽車電池技術(shù)之一，也是電力儲(chǔ)能系統(tǒng)的熱門候選技術(shù)之一。近年來，磷酸鐵鋰電池在中國獲得了高度發(fā)展，無論是民間還是政府都對(duì)該技術(shù)給予厚望，代表型企業(yè)包括比亞迪、比克、力神等。但是，從產(chǎn)品性能上看，北美企業(yè)的產(chǎn)品目前仍然全球領(lǐng)先，標(biāo)志性企業(yè)是美國A123公司，該公司的產(chǎn)品在低溫性能、倍率性能、循環(huán)壽命等方面，都明顯領(lǐng)先于其他企業(yè)的產(chǎn)品。

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磷酸鐵鋰電池結(jié)構(gòu)各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池磷酸鐵鋰電池結(jié)構(gòu)39各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池

尖晶石型錳酸鋰的結(jié)構(gòu)在充放電上體現(xiàn)了優(yōu)勢各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池尖晶石型錳酸鋰的結(jié)構(gòu)40各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池發(fā)展趨勢：目前從技術(shù)路線上說，業(yè)界對(duì)鋰離子電池比較常見的分類為鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鈦酸鋰電池。其中鈷酸鋰電池產(chǎn)業(yè)化最成熟，已廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦等小型移動(dòng)設(shè)備上；錳酸鋰電池以低成本、高性能的優(yōu)勢成為潛在的電動(dòng)汽車電池，在日本有一定的成熟度；磷酸鐵鋰電池以長壽命、低成本以及高安全性等優(yōu)勢成為目前最熱門的儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車電池，尤其在中國；國內(nèi)鈦酸鋰電池還沒有克服工藝問題，世界上只有日本東芝成功開發(fā)此電池并應(yīng)用在電動(dòng)汽車上。對(duì)于鈷酸鋰電池而言，未來主要發(fā)展趨勢將是改善材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高電池的安全性。根據(jù)目前研究結(jié)果，今后將主要采取用Mn、Al、Ni等其他元素取代部分鈷元素，以減少鈷的用量，提高材料的穩(wěn)定性，并且降低成本?；蛘邠诫sMg、Zr等其他元素穩(wěn)定材料的晶體結(jié)構(gòu)，改善材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池41各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢

鋰離子電池的常見外形構(gòu)造各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢鋰離子電池的常見外形構(gòu)造42各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池

對(duì)于錳酸鋰電池而言，其主要的技術(shù)發(fā)展趨勢是研究如何解決電池容量衰減快的問題。未來，各廠商將從錳離子的溶解角度，研究如何避免材料結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)稱性低、無序性增強(qiáng)的四方結(jié)構(gòu)，抑制電解液產(chǎn)生HF，改善錳酸鋰電池容量衰減過快、材料不穩(wěn)定的問題。表面修飾以有效地抑制錳的溶解和電解液的分解；摻雜以有效抑制充放電過程中John-Teller效應(yīng)，進(jìn)一步提高材料的電化學(xué)性能，會(huì)成為今后對(duì)尖晶石型錳酸鋰進(jìn)行改性研究的方向之一。對(duì)于磷酸鐵鋰電池而言，其未來發(fā)展趨向于解決磷酸鐵鋰材料制備、充放電等方面的技術(shù)問題：磷酸鐵鋰材料制備困難，在高溫合成過程中顆粒生長不易控制，顆粒均勻性較差，同時(shí)二價(jià)鐵離子易被氧化成三價(jià)鐵離子，產(chǎn)生Li3Fe2(PO4)3或者LiFe(P2O7)雜質(zhì)，各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池43各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池

需研究液相法制備和低溫?zé)Y(jié)技術(shù)，提過材料的一致性；磷酸鐵鋰電池充放電時(shí)極化較大，電池倍率性能較差，一般不能超過5C放電。未來希望通過納米化，在一定程度上解決此問題，但納米化工藝較為復(fù)雜，納米磷酸鐵鋰將面臨高成本的問題。鋰離子電池負(fù)極材料的發(fā)展較為成熟，在商業(yè)應(yīng)用中，石墨類碳材料技術(shù)較為成熟，近年來硬碳、鈦酸鋰、合金等其他材料也相繼成為研究熱門。石墨類碳材料在安全和循環(huán)壽命方面性能突出，并且廉價(jià)、無毒、無害，是最為常見的負(fù)極材料；硬碳材料由于存在首效低、壓實(shí)密度低、工藝不成熟等問題，因此還沒有進(jìn)入大規(guī)模商品化階段，國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域仍處于試驗(yàn)階段，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化銷售的企業(yè)不多，較為有名的是日本吳羽化學(xué)；鈦酸鋰是一種嵌入式化合

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物，目前并未獲得廣泛的商業(yè)應(yīng)用，但國內(nèi)外企業(yè)以及研究機(jī)構(gòu)對(duì)其的關(guān)注度很高；金屬或非金屬化合物可以解決負(fù)極材料容量低的問題，但會(huì)導(dǎo)致材料的機(jī)械穩(wěn)定性下降，從而逐漸粉化失效，最終導(dǎo)致電池的循環(huán)性能差。目前改善合金負(fù)極材料性能，改善電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性是大家關(guān)注的重點(diǎn)，如利用納米材料實(shí)現(xiàn)此目的。

隔離膜技術(shù)門檻高，造孔的工程技術(shù)以及基體材料是其主要的技術(shù)難點(diǎn)。目前日美廠商占據(jù)了壟斷地位，如日本旭化成、東燃化學(xué)、美國Celgard三個(gè)壟斷巨頭各自占據(jù)了全球市場份額的20%。近年來、國產(chǎn)膜的質(zhì)量逐漸提高，但與日美產(chǎn)品相比，質(zhì)量差距還很大，多用于中低端鋰離子電池市場。

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生產(chǎn)鋰電池電解液的主要原材料包括溶劑、添加劑和電解質(zhì)，溶劑主要有碳酸丙烯酯、碳酸二甲醇等；電解質(zhì)包括六氟磷酸鋰、三氟甲基硫磺酸等。目前，溶劑和添加劑的技術(shù)工藝已經(jīng)較為普及，產(chǎn)能充足且已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，而電解質(zhì)技術(shù)相對(duì)復(fù)雜且對(duì)產(chǎn)品性能的影響最大。目前性能最好、使用量最多的電介質(zhì)為六氟磷酸鋰。六氟磷酸鋰的技術(shù)研發(fā)水平、生產(chǎn)供應(yīng)能力、價(jià)格水平等在很大程度上影響下游電解液乃至鋰電池的技術(shù)發(fā)展水平和產(chǎn)量，但目前全球范圍內(nèi)具備自主規(guī)?；a(chǎn)六氟磷酸鋰的企業(yè)極少，全球具備六氟磷酸鋰量產(chǎn)能力的供應(yīng)商主要是日本的企業(yè)，韓國、中國也有少數(shù)企業(yè)具備小規(guī)模生產(chǎn)能力。

各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢5、鋰離子電池46各類儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢6、液流電池技術(shù)特點(diǎn)：液流電池是通過可溶電對(duì)在惰性電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而完成充放電的一類電池。一個(gè)典型的液流電池單體結(jié)構(gòu)包括正負(fù)電極；隔膜和電極圍成的電極室；電解液罐、泵和管路系統(tǒng)。多個(gè)電池單體用雙極板串接等方式組成電堆，電堆配入控制系統(tǒng)組成蓄電系統(tǒng)。液流電池存在很多的細(xì)分類型和具體體系，目前全球真正研究較為深入的液流電池體系只有四種，分別為全釩液流電池、鋅溴液流電池、鐵鉻液流電池和多溴化鈉/溴液流電池，病都有商業(yè)化示范運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)。

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20世紀(jì)90年代起，日本、澳大利亞、美國等已經(jīng)有了一些示范運(yùn)行的釩電池項(xiàng)目，近兩年來隨著全球?qū)?chǔ)能技術(shù)的關(guān)注，釩電池在美國、中國等又陸續(xù)獲得一些項(xiàng)目機(jī)會(huì)。鋅溴液流電池的反應(yīng)活性物質(zhì)為溴化鋅，充電時(shí)鋅沉積在負(fù)極上，而在正極生成的溴會(huì)馬上把電解液中的溴絡(luò)合劑絡(luò)合成油狀物質(zhì)。目前全球鋅溴電池還處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的初期階段，研發(fā)主要集中與美國和澳大利亞，國內(nèi)近些年也有企業(yè)開始從事這方面的開發(fā)。美國的ZBB和Pr