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预计未来三到七年内,其他新型电池技术难以取代锂离子电池

预计未来三到七年内,其他新型电池技术难以取代锂离子电池

来源:
2021/12/20 09:38
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【摘要】:

  测试、评分和验证都是项目开发人员和投资者喜欢的术语。毕竟,采取这些措施可以降低投资风险,增加人们对新技术的信任,无论在哪个行业。基于此,全球质量保证和风险管理咨询公司DNVGL发布了第三代电池性能记分卡。

  在今年的DNVGL评估中,有22家企业提供了用于测试DNVGL电池计分卡的电池产品。DNVGL表示,将继续与技术合作伙伴合作,提高透明度,即使没有电池制造商愿意透露其名称,这仍是一个正在进行的过程。

  行业分析师表示,由于最近的技术和市场趋势,磷酸铁锂(LFP)电池,包括那些用于固定能源存储系统的电池,正在重新流行起来。该电池从2012年到2015年主导市场,但在2016年之后被镍锰钴(NMC)和镍钴铝(NCA)三元聚合物锂电池所取代。然而,目前中国的电池制造商,如宁德时代、比亚迪公司,看到了这种电池发展的潜力和趋势,推动了磷酸铁锂(LFP)电池技术的开发和生产。

  DNVGL发布的第三个年度电池记分卡测试了22个不同化学性能的电池的充放电和温度依赖行为,并识别出重要的产品趋势。

  电池变得越来越大

  另一个明显的趋势是储能系统中电池的容量不断增加,目前磷酸铁锂电池的容量约为200Ah。原因是更大的电池可以节省原材料成本。

  在电极材料选择、电池结构和系统结构方面的进一步创新有望在未来几年内实现,电池技术方面预计不会有重大创新。DNVGL保持了其在储能领域的第一选择地位。该公司表示,预计未来三到七年不会有其他电池技术取代锂电池,因为它们将受益于交通、消费电子产品和能源存储领域应用的规模经济。

  根据DNVGL的研究,目前锂电池的价格约为100美元/千瓦时,其分析师预测,电池存储系统的价格在未来十年将大幅下降。

  部署更多太阳能+储能项目

  分析人士观察到的另一个趋势是,更多的储能系统与太阳能或风能设施并存。因此,储能项目开发商和用户对其电池存储系统的电池寿命要求为20 - 25年,以匹配发电设施的运行寿命。部署电网规模电池存储系统的开发商已经响应了这一需求,在他们的电池存储系统部署合同中包括全面的检修、增强、运行和维护服务。

  DNVGL表示,电池的使用方式也将改变。在储能系统的早期应用中,商业服务项目主要是用户侧储能系统。今天,越来越多的电池存储系统需要在需求高峰期间将太阳能发电从白天转移到夜间。这对电池技术提出了不同的要求,包括电池在不同充电状态下充放电的稳定性和电池的降解性。

  DNVGL在记分卡上测试了22种产品的充放电稳定性,并确定了造成1%容量损失所需的充放电次数。在今年的记分卡中,造成1%的容量损耗所需的平均充放电次数为381次,而且这些电池差异很大:磷酸铁锂电池为135-448次,NMC电池为180-849次,NCA电池为143-330次,而表现最好的钛酸盐电池为1067次。

  充放电后的容量统计

  研究院通过试验得出的结论是,电池在进行1800次充电和放电后,平均容量会下降到铭牌容量的90%。记分卡强调了将这种降解理解为温度的函数的必要性。所有充放电均在10℃下进行,平均充放电1000次后,电池容量降至85%左右。DNVGL的测试团队在所有电池产品中都观察到了这种温度敏感性。钛酸盐电池表现最好,在8,609次充放电后仍保持其铭牌容量的90%。两款NMC三元锂电池紧随其后,在充电6410次和4500次后分别损失了10%的容量。

  在荷电状态(SOC)方面,计分卡发现荷电状态窗口为50%-80%,此时NMC三元锂电池更容易降解。而磷酸铁锂电池(LFP)在30% ~ 40% SOC的窗口期容易发生降解。DNVGL表示,评估电池项目中的主要降解载体,如SOC、充电速率和温度,是非常重要的。后两者通常是电池退化的主要原因。根据电池特性,SOC的工作范围可能是第二个考虑因素,记分卡研究人员说。

  充电率是一个更重要的因素,通常较低的充电率对电池更好。在DNVGL测试中,磷酸铁锂(LFP)和钛酸盐电池普遍具有较高的充电速率,尽管测试者注意到许多NMC三元锂电池也表现良好,但在高充电速率下温度会升高。

  记分卡研究人员还指出了安全方面的发展。UL9540A协议等标准要求改进测试,并向安全透明迈出了一步。但DNVGL表示,缺乏新的标准分类和不合格标准令人困惑。集装箱存储解决方案正在不断发展,这意味着电池存储系统可以从外部完全访问,避免操作和维护人员进入集装箱的风险。Dnv-gl记分卡的研究人员补充说,许多电池供应商正在努力提高电池的消防安全标准,防止热失控连锁反应。

 

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