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恩力能源首席技术官车勇谈水系离子电池技术及应用

放大字体  缩小字体 时间:2018-01-05  来源:中国科技网  
世纪储能网讯:近日,第七届中国国际储能大会在苏州香格里拉酒店圆满召开,来自中、美、英、德、澳、日、韩等国家的1400余位嘉宾到场参会。大会...
近日,第七届中国国际储能大会在苏州香格里拉酒店圆满召开,来自中、美、英、德、澳、日、韩等国家的1400余位嘉宾到场参会。大会共邀请140余位行业专家与企业代表,围绕产业热点话题,发表了一系列精彩演讲,中国储能网将向读者传递本次大会最具价值的声音。

大会期间,恩力能源首席技术官车勇先生在“先进储能技术专场”,以《水系离子电池技术及应用》为题发表演讲,现将演讲主要内容发布,以飨读者。

车勇:大家下午好,我是恩力能源的车勇。根据麦肯锡预计,储能在2020年将是达到一个万亿的市场。我们也相信随着光伏和风能在中国成为一个装机量最大的国度,未来储能在2025年预计我们将是储能的第一大国。这个会上也有很多来自光伏行业的同仁,大家都说你们这个储能已经喊了很多年了,到底真实的市场在哪里。

刚才温老师介绍了十大储能项目,我觉得日本做的比较早,利用钠硫电池做了很多实际的应用。我这里罗列了一些最近的大的项目,比如说去年8月份在英国有一个500兆瓦时级别的用于发电站调频,这个是相当大的规模。

南澳在今年的3月份有400兆瓦时的一个项目,下面这个是位于美国加州的特斯拉锂电厂,第一批产品没有用到车上,而是用到了一个80兆瓦时的电站储能项目,用于峰值需求的补给。这些应用基本上用的都是锂离子电池,就是说我们这个市场在哪里,渐渐的可以看到一些比较实际的项目在世界各地展开。

另外就是有一个比较潜在的―德国最早推广光伏应用,应该是领先的一个国家,他们在户用光伏方面的普及率非常高,但是德国政府给予的补贴在2020年将会结束。有很多户用型的光伏需要储能的设备来满足,需求至少是30个GWh,这些都是储能行业的同仁认为这个市场的爆发在即的原因。

在这次会议上,大家都是从比较广义的角度来看储能,那边的会场还有动力电池。广义的说,储能就是把能量给放在一个小的空间里面存起来,是从最早移动通讯开始,锂离子电池的应用从1991年索尼最早做出一款圆柱形电池以后,首先在笔记本电脑这些市场,就是移动通讯市场驱动锂离子电池的高速发展。

现在从通讯发展到动力车,每一个电池或者每一台车的使用量是以几十度为单位的,和早期我们手机里面用的这个电池的量完全不同。再接下来这种储能应用就发展到了兆瓦级,甚至是上百兆瓦级。最大的不同就是,通常我们是有一个技术、有了一个电池,再找它的应用,是用在车上还是用在储能。

往往实际上当储能要用电池这件事情出现了以后,也让我们来重新思考,就是说不同的技术适合于各种各样不同的储能,应用方式、场景也各不相同。

储能里面还有细分的不同的应用场景,就是哪一类的电池是更适合于不同场景的储能应用,这是另外一种思维,不是说我有了一种技术怎么来用,而是说有了这样的使用之后应该怎么去设计这个电池。

我本人从90年代开始从事电池行业,也是先从锂离子电池开始,所以还是先从锂电池说这个事。锂离子电池已经是收获了非常大的商业成功了,过去20多年,去年的产值是300亿美元的规模,不同的应用加起来300亿美元。

锂离子电池还要继续发展,要解决比如说在动力电池上能量密度的问题,要充电快,要提高功率,还要解决安全性。每一个这种课题,或者每一个这种性能都要有一些相应的不同的手段。但这个问题就是说你要想实现现在单位成本,这个度电成本的下降,需要提高能量密度。

但是提高能量密度以后循环寿命会降低,同时安全隐患也许会加大。这个里面就是说这些个特性要同时实现,这个很具有挑战。今天上午在另外一个会议室,河南电科院的一位老师讲的非常好,是有关锂离子电池的梯次利用。

我们听上去就是说随着这个电池规模的越来越大,要从我们说的这个车用电池如果再扩展到储能用的电池的话,这个电池的规模越来越多,未来肯定你要对环境负责,环保也好还是这个可持续性也好,这个电池用过了以后怎么办?这个可能是一开始就需要考虑的问题。梯次运用有很多复杂的因素,就是在安全的环境下怎么能够有效的、有价值的回收锂离子电池还是一个很大的难题。

我们这里所提供的一个方案,应该说是方案之一,就是这次我要介绍的水系离子电池,也俗称为盐水电池。最大的区别就是把易燃易爆的电解液从有机项改成盐水。最前面的这个能量密度和功率密度通过这种盐水电池,简单来说就是牺牲了这两个特性,你要在一个电池里面把刚才这些特性全部做到的话非常具有挑战。

就是说基于储能这么一个特殊的应用,就是说不用搬着这个电池跑来跑去,我先把这个能量密度和功率密度如果说是用于太阳能这种光伏的运用,应该说这个功率密度也不是非常重要,如果把这两个东西暂时牺牲一下,我比较极致的来追求安全性、循环、成本以及可持续性,就是所谓的回收利用,在材料的选择上选择非常低的成本,在工艺上也在一个比较开放的环境里面,可以低成本的生产。

最后就是我们希望这些材料有它的回收价值,就是收回来还可以用,它有价值,不是说要花很多钱、很多成本去回收。就是说在早期的设计上就做到回收起来非常容易。

这个水系离子电池也不是凭空冒出来的一个东西,也有长期研发的历史,最早可以追溯到1994年。这个研发从那个时候开始就持续不断,一直到最近为止都有这个水系离子电池的研发,但是这个产业化的进程比较滞后。

如果去查锂离子电池的专利,估计可以查出上十万件,但是要查这个水系离子电池的专利的话还真不多。最早是由于这个加拿大的著名的锂离子电池的科学家申请了这个方面第一个专利,是1995年,这个专利已经过了20年,已经过期了。后面在2005年由复旦大学的两位教授发了一个专利,这个也比较早。

接下来是在美国的CMU,这个大学的教授也发了专利,在中国和美国都申请了专利。这个大学的教授得到了比尔盖茨和KPCB著名的风投投资,并在美国进行了水系电池的产业化。恩力能源是跟复旦大学的夏教授、王永刚教授合作,我们现在是一种合作关系,并在2005年从复旦大学获得独家专利,然后开始了研发和产业化的道路。
 
关键词: 水系离子 恩力

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