儲能(néng)學(xué)院 | 什麼(me)是電化學(xué)類儲能(néng)？有哪些應用形式？優缺點是什麼(me)？

哈喽，大家好(hǎo)，歡迎來到弘正儲能(néng)學(xué)院。又和大家見面(miàn)了，上期我們了解了熱儲能(néng)及化學(xué)類儲能(néng)，這(zhè)期呢我們來學(xué)習一下電化學(xué)類儲能(néng)。

電化學(xué)儲能(néng)是當前應用範圍最廣、發(fā)展潛力最大的電力儲能(néng)技術。相比抽水蓄能(néng)，電化學(xué)儲能(néng)受地理條件影響較小，建設周期短，可靈活運用于電力系統各環節及其他各類場景中。同時(shí)，随著(zhe)成(chéng)本持續下降、商業化應用日益成(chéng)熟，電化學(xué)儲能(néng)技術優勢愈發(fā)明顯，逐漸成(chéng)爲儲能(néng)新增裝機的主流。未來随著(zhe)锂電池産業規模效應進(jìn)一步顯現，成(chéng)本仍有較大下降空間，發(fā)展前景廣闊。

電化學(xué)類儲能(néng)主要包括各種(zhǒng)二次電池，锂離子電池、鈉硫電池和液流電池等，這(zhè)些電池多數技術上比較成(chéng)熟，近年來成(chéng)爲關注的重點，并且還(hái)獲得許多實際應用。

Lithium-ion batteries  ————

———— 锂離子電池

在說锂離子電池之前，我們先了解一下金屬锂電池。金屬锂電池也是一種(zhǒng)可循環充放電使用的二次電池，但是其采用不穩定的金屬锂或锂合金作爲負極材料，容易在充電過(guò)程中産生锂枝晶生長(cháng)，刺穿隔膜而導緻正負極短路，引發(fā)火災。從20世紀80年代中期開(kāi)始，人們就(jiù)不斷嘗試各種(zhǒng)新材料以替代金屬锂。1980年，首先發(fā)現钴酸锂能(néng)夠很好(hǎo)地改善锂電極枝晶問題。在随後(hòu)的1982年，人們又發(fā)現了更穩定、更低廉的錳酸锂。這(zhè)些材料可以作爲锂離子電池的正極材料，從而改變了原先“锂源負極”的觀念，影響了锂離子電池材料的發(fā)展。随後(hòu)人們通過(guò)引入钴酸锂技術，并結合石墨負極材料，最終實現了锂離子電池的商業化。

锂離子電池：具有高能(néng)量密度、較高循環壽命、高能(néng)量效率等特點，在儲能(néng)領域被(bèi)廣泛關注，并逐漸占據主流地位。

锂離子電池在充電過(guò)程中，锂離子從正極材料脫出，通過(guò)電解質擴散到負極，并嵌入到負極晶體中，同時(shí)得到由外電路從正極流入的電子，放電過(guò)程則與之相反。

目前正在開(kāi)發(fā)和使用的锂電池正極材料除钴酸锂外，主要包括尖晶石型的錳酸锂、橄榄石型的磷酸鐵锂以及層狀結構的鎳钴錳三元材料。正極材料主要影響電池的功率密度、能(néng)量密度、壽命和安全。同時(shí)由于在锂電池中成(chéng)本比例最高，也直接影響了锂電池的經(jīng)濟性。磷酸鐵锂和三元锂，是目前發(fā)展最爲成(chéng)熟的兩(liǎng)種(zhǒng)正極材料，并在儲能(néng)系統中被(bèi)大量使用。

優勢 是長(cháng)壽命、高能(néng)量密度、高效率、響應速度快、環境适應性強；

劣勢 是價格依然偏高，存在一定安全風險

Lead-carbon batteries ———

———— 鉛炭電池

鉛碳電池：鉛碳電池是將(jiāng)鉛酸電池和超級電容器兩(liǎng)者技術的融合。是一種(zhǒng)既有電容特性又具有電池特性的雙功能(néng)儲能(néng)電池。

優點 是比功率高，沒(méi)有易燃成(chéng)分，安全性好(hǎo)成(chéng)本較低，原材料資源豐富；可再生回收利用率高。

缺點 是循環壽命仍短；容量利用率較低；易析氫失水。

Sodium-sulfur batteries ————

———— 鈉硫電池

鈉硫電池：正極由液态的硫組成(chéng)，負極由液态的鈉組成(chéng)，電池運行溫度需保持在300℃以上，以使電極處于熔融狀态。

優勢 是能(néng)量密度高、循環壽命長(cháng)、功率特性好(hǎo)、響應速度快；

劣勢 是陽極的金屬鈉是易燃物，且運行在高溫下，因而存在一定的安全風險。

Flow batteries ————

———— 液流電池

液流電池：液流電池的活性物質以液态形式。根據電解液又分爲全釩液流、多硫化鈉液流、鋅溴液流、鐵鉻液流等體系。目前，全釩液流發(fā)展相對(duì)成(chéng)熟。

優點 是電池壽命長(cháng)；功率和容量獨立設計；安全性好(hǎo)。

缺點 是效率低，能(néng)量密度運行溫度窗口窄，可靠性低。

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