2015年6月3日,由国家能源局指导,中关村储能产业技术联盟(CNESA)与杜塞尔多夫展览(上海)有限公司共同主办的“储能国际峰会2015”在北京召开。在储能技术分论坛上,恩力能源科技公司副总经理车勇发表题为《aquion水性钠离子介绍》的演讲,以下为演讲内容。
恩力能源科技公司副总经理 车勇:
今天我将为大家介绍一种电池行业比较特殊的储能技术方案——水性离子电池。
过去几年,我国的能源需求不断攀升,供给方和需求方都在不断扩大,预计未来这一现象仍会继续存在。在这种情况下,储能变得越来越重要。但是,现在市场上储能技术还没有被广泛使用,其直接原因就是成本过高。储能成本不仅体现在初始的装机成本,还包括每储存一度电带来的成本损耗。目前,行业内一般用度电处理循环后的成本来估算电池储能的成本。从家庭到商业、电网等不同应用场景下,不同国家会对准入条件和进入市场的成本做出不同限制。下面我们重点探讨一下电池储能,包括钒硫、钠硫、铅电池以及最新的锂离子电池等方案。
水性离子电池技术基于传统锂离子电池原理,离子在正负极之间来回流动。水性离子电池与锂离子电池的最大区别,在于我们将锂离子电池中的电解液更换为盐水,让锂离子可以变成钠离子,甚至是其他金属系的例子。这种电池体系的关键点在于使用了中性的盐水,在铅酸、钒硫、镍铬电池中没有类似的技术。
从学术角度讲,水性离子电池并不是全新的概念。早在1995年,加拿大的一位著名电池行业专家就发表了相关论文,提出了水性锂离子电池体系,但当时研发出的电池只能使用25次。2005年,复旦大学姚教授将负极换成了活性炭,大幅提高了电池寿命。2008年左右,美国的一个研究小组也发表了相关论文,并且成立了专门的公司来推进水性离子电池的产业化。
从专利方面看,不管是铅酸电池还是锂离子电池,都可以查到数万条专利,但水性离子电池的相关专利非常有限。最早的水性离子电池专利出现在加拿大,是在1995年申请的,现在这项专利已经过期了。2005年复旦大学也申请了水性离子电池的一项专利,但当时没有在境外申请,采用的是活性炭负极体系。再后来,彼得堡大学的一个团队成立了水性离子电池产业化生产的公司。
恩力能源成立于2012年,是一个年轻的公司。在公司成立之初,恩力能源就与复旦大学签订了独家专利的转让权。之所以取名叫“恩力”,也是为了感恩,在电池行业中感恩前人所做的所有工作,包括美国在产业化和宣传新电池方面做的工作,让我们能够站在巨人的肩膀上开展工作。
目前,恩力能源在国内也申请了一系列专利,围绕水性离子电池体系建立了自己的知识产权体系。目前,市场上还很少看到水性离子电池,原因在于使用了水之后,电池的能量密度会下降。高电压的锂离子电池可以做到5伏左右,使用了水之后能量密度就变低了。此外还要解决电池材料不被水腐蚀的问题,我们的目标是要做出廉价、长寿命、安全的电池。
自从1991年索尼公司做出第一颗18650锂离子电池后,能量密度不断攀升。随着笔记本电脑和移动式小型录像机市场的发展,锂电市场随之扩大,成本逐渐降低,在15年的时间里,从3美元/瓦时降低到0.5美元/瓦时。现在,随着电动汽车的需求上涨,锂离子电池的成本还在继续下降,目前成本下降主要是靠做三元电池来提升能量密度。
现在,从市场需求量方面来看,储能所需的集装箱式电池和过去笔记本电脑电池的需求量完全不是一个数量级,而且在电池材料上也不存在资源供给困难。
当我们讨论成本时会在长线运营过程中去评估收益,将电池成本降低一半或者降低到原来的1/3是件非常辛苦的事情,我们无法将成本无限制的降下去,但我们可以将电池的寿命做的更长。现在,有的电池循环寿命已经达到了上万次,我们不断开发新技术,就是要将水性离子电池的寿命按数量级延长,这种线路是可行的,我们已经申请了相关专利。
大规模储能是新型的市场需求,我们过去设计的电池并没有完全满足环保、寿命及初期成本的需求,我们希望能够与业界同仁共同努力,争取研发出长寿命、环保、安全、高能量密度的电池。目前我们能做到的能量密度是25瓦时/公斤,好一些的可以做到30瓦时/公斤。
我们与一家德国公司共同成立了合资公司,开发德国市场。除了水性钠离子电池外我们今后也会研发锂离子电池,在欧洲进行试点和销售。另外,“互联网+”和储能也是一个很好的方向,我们也会推进相关领域的研究。谢谢大家!
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