寒暑科技水系鋅離子電池儲能解決方案 助力新能源跨越式發(fā)展
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作者：寒小暑
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發(fā)布時間：2022-11-09
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寒暑科技自2014年成立起，致力于研發(fā)水系鋅離子電池等更安全、更具經(jīng)濟效益和社會效益的新型儲能電池，為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)儲能客戶提供高安全、低成本、高低溫性能優(yōu)異及綠色環(huán)保的儲能解決方案。
隨著碳排放的不斷增加，全球氣候變暖引發(fā)的連鎖反應(yīng)已對人類生存構(gòu)成嚴(yán)重威脅，各國和地區(qū)相繼提出“碳達(dá)峰”與“碳中和”的雙碳目標(biāo)。在全球“雙碳”背景下，大力發(fā)展風(fēng)能、太陽能等綠色安全的可再生能源成為必然趨勢。
但相比煤炭、石油等傳統(tǒng)能源，風(fēng)能或太陽能等新能源嚴(yán)重依賴自然條件，受季節(jié)和氣候變化影響，天然具有隨機性、間歇性和波動性，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電或光伏發(fā)電存在巨大的不穩(wěn)定性。儲能技術(shù)尤其是電化學(xué)儲能的出現(xiàn)，為新能源的大規(guī)模應(yīng)用提供了必要支撐，風(fēng)光電力在儲能技術(shù)的支持下，可被存儲在電池內(nèi)，需要時再釋放，既保證新能源發(fā)電的穩(wěn)定性與連續(xù)性，促進(jìn)新能源開發(fā)利用，也為電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻等提供輔助服務(wù)，平滑用戶需求。
圖 | 以風(fēng)電光伏為主體的新能源
鋰離子電池是目前電化學(xué)儲能中的主要儲能方式，因其循環(huán)特性好、響應(yīng)迅速等特點，在全球電化學(xué)儲能市場中占據(jù)壓倒性地位。但近年來，鋰離子電池在使用過程中暴露出的安全問題及原材料價格居高不下，使其儲能應(yīng)用備受挑戰(zhàn)。寒暑科技自2014年成立起，致力于研發(fā)水系鋅離子電池等更安全、更具經(jīng)濟效益和社會效益的新型儲能電池，為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)儲能客戶提供高安全、低成本、高低溫性能優(yōu)異及綠色環(huán)保的儲能解決方案。水系鋅離子電池的極致安全，來自于電池材料本身的安全性。鋅離子電池中的電解質(zhì)為中性水系溶液，本質(zhì)上不具備可燃屬性，沒有起火爆炸風(fēng)險。經(jīng)驗證，寒暑科技開發(fā)的水系鋅離子電池即使面對撞擊、穿刺、切割乃至高溫灼燒，也不會起火爆炸，并且能夠照常工作，持續(xù)提供穩(wěn)定電源。（點擊查看鋅離子電池超安全視頻展示）
?耐沖擊：用錘子猛烈砸擊鋅離子電池，燈板繼續(xù)工作
?耐穿刺：向鋅離子電池釘入鋼釘 ，燈板繼續(xù)工作
?耐破壞：用剪刀剪切破壞鋅離子電池，燈板繼續(xù)工作
?耐灼燒：1300℃高溫灼燒鋅離子電池，燈板繼續(xù)工作
相比之下，鋰離子電池的電解質(zhì)使用有機溶劑，而有機溶劑通常極易燃燒，存在極大安全隱患。據(jù)不完全統(tǒng)計，2011-2021年全球共發(fā)生約50起儲能起火事故，而2022年截止目前發(fā)生的儲能起火事故已超17起，鋰離子電池的有機電解質(zhì)與電極材料反應(yīng)引起的熱失控成為起火爆炸事故的主要原因。
?央視實驗：重物沖擊一節(jié)鋰電池，瞬間起火爆炸考慮電化學(xué)儲能電站快速增長及相關(guān)嚴(yán)重火災(zāi)教訓(xùn)，今年6月29日，國家能源局綜合司發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求（2022年版）（征求意見稿）》，其中首次明確要求：中大型電化學(xué)儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動力電池；選用梯次利用動力電池時，應(yīng)進(jìn)行一致性篩選并結(jié)合溯源數(shù)據(jù)進(jìn)行安全評估。鋰電池中的三元鋰電池被徹底從中大型電站“除名”，這次國家新規(guī)也體現(xiàn)出，“安全”已成為未來電化學(xué)儲能電站最基本的要求。寒暑科技董事長魏春光博士稱，儲能安全的核心是電池安全，從電池材料本身去杜絕安全隱患，是構(gòu)建儲能安全的第一道防線。水系鋅離子電池采用不可燃燒的水系電解液，從根本上解決了儲能安全問題。除安全外，制約儲能規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的另一核心問題是成本問題。近年來由于鋰離子電池需求量不斷增加，鋰資源儲量供應(yīng)不足，其核心原材料碳酸鋰價格從2021年初約5萬元一噸，上漲至2022年10月底突破56萬元一噸，漲幅超過1000%，目前電池級碳酸鋰價格仍在高位徘徊，導(dǎo)致下游儲能產(chǎn)業(yè)成本水漲船高。與鋰離子電池不同，鋅離子電池大量使用的鋅元素在地殼中分布廣泛，成本更低，價格受供需影響小，鋅的均價近一年保持在2.5萬元左右一噸。豐富的鋅儲量和低廉的原料成本，使得鋅離子電池具有明顯的資源優(yōu)勢和價格優(yōu)勢，更符合大規(guī)模儲能對于低成本的迫切需求。鋰離子電池的理想工作溫度為20-35℃，低溫使用時會出現(xiàn)電解液黏度增大甚至凍結(jié)等情況，造成電池性能大幅下降或無法正常使用；而在高溫環(huán)境下，電池容量會急劇衰減，并容易造成電池?zé)崾Э匾l(fā)起火爆炸事故。因此鋰離子電池需要配備大功率的工業(yè)空調(diào)進(jìn)行控制，以維持安全的工作溫度，成本增加的同時，也限制了鋰離子電池在嚴(yán)寒酷暑時期或高緯度、高海拔地區(qū)的儲能場景應(yīng)用。鋅離子電池在高低溫性能方面，比鋰離子電池更具優(yōu)勢，它可以在- 20-60℃的溫度范圍內(nèi)工作，無需額外配備空調(diào)系統(tǒng)。因此在儲能領(lǐng)域，鋅離子電池的應(yīng)用場景更廣泛，不管在炎熱寒冷環(huán)境，還是高海拔低溫地區(qū)，使用鋅離子電池都是更優(yōu)的選擇。
圖 | 水系鋅離子電池可應(yīng)用于高海拔地區(qū)基站儲能鋅離子電池全部采用環(huán)保材料，其電解液以水為溶劑，相較于有機電解液，具有綠色環(huán)保優(yōu)勢，在電池制備生產(chǎn)及應(yīng)用過程中，不產(chǎn)生污染物，不會對人體和環(huán)境造成任何危害，屬于新一代環(huán)保電池。實驗證明，寒暑科技開發(fā)的鋅離子電池電解液不僅可以涂抹在人體皮膚之上，不產(chǎn)生任何刺激或不適，甚至暴露在金魚缸中，也不會對金魚的生存有任何威脅或影響，金魚長期處在這種環(huán)境下，依然可以正常活動。
?電解液涂抹于皮膚，無任何刺激
?電解液充滿金魚缸，金魚未受絲毫影響
因此與其他電池體系相比，鋅離子電池水系電解液無毒無害，具有天然環(huán)保屬性，即使泄露也不影響生態(tài)環(huán)境，無需進(jìn)行溶劑回收，更符合國家環(huán)保政策及當(dāng)下環(huán)保需求。未來隨著全球儲能市場的進(jìn)一步增長，鋅離子電池等安全、廉價、環(huán)保的新型電池將迎來巨大的發(fā)展空間，寒暑科技將繼續(xù)圍繞鋅離子電池、鈉離子電池等新型電池及關(guān)鍵材料開展商業(yè)化應(yīng)用，為儲能領(lǐng)域提供更優(yōu)解決方案。
