中國儲能網(wǎng)訊：近日，有關(guān)新能源的話題頻頻登上熱搜，鋰電池作為新能源發(fā)展中的重要資源，價(jià)格也是一騎絕塵?！坝袖囎弑樘煜隆薄坝袖嚤貪q”等網(wǎng)絡(luò)熱詞層出不窮。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，國家近期出臺的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》明確表示，要開展低碳零碳負(fù)碳和儲能新材料、新技術(shù)、新裝備攻關(guān)。由此可見，儲能將是未來能源發(fā)展中的關(guān)鍵所在。
鋰資源價(jià)格一騎絕塵
今年以來在各類市場中，鋰資源價(jià)格上漲明顯。數(shù)據(jù)顯示，今年初，電池級碳酸鋰的價(jià)格在5.5萬元/噸左右；最近，碳酸鋰的價(jià)格已經(jīng)超過了19萬元/噸，漲了將近3倍多。二級市場中，鋰電池指數(shù)從年初的900點(diǎn)左右，上漲到現(xiàn)在的超過1700多點(diǎn)，市場中有個(gè)別公司的估值在一年之內(nèi)也翻了好幾倍。
有業(yè)內(nèi)人士表示，今年鋰資源價(jià)格的普漲是由多方面因素導(dǎo)致的。首先，因?yàn)榻衲昕傮w供給偏緊，有缺貨現(xiàn)象存在，大家擔(dān)心價(jià)格還會漲，造成有人囤貨。另外一方面的原因是需求的強(qiáng)勁增長。從供求角度來講，由于全球電動車、儲能等領(lǐng)域飛速發(fā)展，導(dǎo)致對鋰產(chǎn)品的需求量急劇上漲，而鋰項(xiàng)目從選址、設(shè)計(jì)、建設(shè)到投產(chǎn)，需要一定的周期，這就導(dǎo)致供應(yīng)端產(chǎn)品跟不上需求的擴(kuò)張。
有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在全球電化學(xué)規(guī)模儲能示范項(xiàng)目中，鋰離子電池的占比高達(dá)80%。
鋰離子電池的需求量極大，但是我國在鋰資源開發(fā)方面還存在不小的難度，進(jìn)口比重較大。有專家建議，從國家戰(zhàn)略和能源儲備產(chǎn)業(yè)發(fā)展看，新材料電池研發(fā)應(yīng)盡早提上議事日程。
鈉離子電池進(jìn)入選擇視野
近段時(shí)間由于鋰資源價(jià)格的不斷飆升，網(wǎng)絡(luò)平臺上各種各樣的離子電池層出不窮，鈉電池、鉀電池、釩電池，等等。
做了十年鈉離子電池基礎(chǔ)研究的中國科學(xué)院物理研究所胡勇勝說：“作為最接近鋰離子電池技術(shù)的鈉離子電池，應(yīng)該是最快能夠大規(guī)模使用的。”他表示，在二十世紀(jì)六七十年代，出現(xiàn)了能在高溫下運(yùn)作、使用金屬鈉做負(fù)極、單質(zhì)硫做正極的高溫鈉硫電池。
胡勇勝還表示，與其他離子電池相比，鈉與鋰在元素周期表中更為接近，因此也具有更多方面的優(yōu)勢。首先，相比鋰資源的稀缺與分布不均，鈉資源可謂儲量豐富且分布廣泛，這就使得鈉離子電池的制造成本更低且無發(fā)展瓶頸。其次，在鋰離子電池的許多材料中，鎳和鈷是不可或缺的元素，但這些都是貴金屬。而鈉離子電池不一樣，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，鈉離子電池在正極材料上可脫離這些貴金屬，轉(zhuǎn)而使用更為廉價(jià)的金屬，在負(fù)極材料上也獲得了最高的性價(jià)比。
“電解液是連接正極與負(fù)極的橋梁，也是離子傳輸?shù)谋亟?jīng)之路。按常理來說，電解液中離子濃度越高，越有利于離子的傳導(dǎo)。但濃度的上升也會帶來黏度變大等其他問題，故不能一味地追求高濃度。”胡勇勝說，“相比鋰離子，即使低濃度的鈉鹽電解液也能同樣具有較高的離子電導(dǎo)率，從而減小了黏度所帶來的影響?！?
胡勇勝說，鈉離子電池比鋰離子電池有更優(yōu)的倍率性能，即可以在短時(shí)間內(nèi)充滿電且容量保持率高。電池可以正常工作的溫度區(qū)間也比鋰離子電池好。相比鋰離子電池，鈉離子電池可以在低至約-40℃、高至約80℃的環(huán)境中正常工作。
有人覺得鈉的性質(zhì)比鋰更為活潑，制造出的電池安全嗎？對此，胡勇勝表示：“這點(diǎn)大可不必?fù)?dān)心。為了避免由此帶來的安全問題，鈉離子電池不會選用金屬鈉單質(zhì)作為負(fù)極材料，而會選用碳類材料作為負(fù)極、鈉的化合物作為正極。無論是碳類材料還是鈉的化合物都是穩(wěn)定的。在安全性測試中，鈉離子電池能展現(xiàn)出良好的安全性能?！?
事物都具有兩面性，鈉離子電池也有自身短板，需要進(jìn)一步進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。有專家表示，鈉離子的體積比鋰離子大很多，假設(shè)鋰離子是乒乓球大小，鈉離子大概就有足球大小，所以在游走時(shí)的速度就較慢，不易擊穿電池隔膜，同時(shí)，這個(gè)“大家伙”攜帶的電子量實(shí)際比鋰還低，這就導(dǎo)致了一個(gè)缺點(diǎn)——能量密度較低，也就是體積大小相同的時(shí)候，鈉離子電池釋放的能量要比磷酸鐵鋰電池釋放的能量要少。除此之外，有數(shù)據(jù)顯示，拿循環(huán)壽命相比，目前磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命已經(jīng)達(dá)到了10000次，而鈉離子電池的循環(huán)壽命只能達(dá)到5000次，如果儲能時(shí)間足夠長的話，鈉離子電池的壽命仍待提升。
多樣化儲能更顯重要性
近期，主做鋰電池的儲能一哥“寧德時(shí)代”發(fā)布了第一代鈉離子電池。據(jù)悉，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展層面，目前國內(nèi)有多家公司已紛紛開展在多樣化儲能方面的探索和實(shí)踐。在鈉離子電池方面，華陽股份與中科海鈉開展深度合作，共同成立了生產(chǎn)鈉離子電池的子公司，中科海鈉在2020年已經(jīng)建立過一定規(guī)模的鈉離子生產(chǎn)線，依托中科豐富的生產(chǎn)工藝制造經(jīng)驗(yàn)，2022年華陽將真正形成鈉離子電池、鈉離子電池儲能系統(tǒng)銷售。在氫燃料電池方面，驥翀氫能創(chuàng)始人付宇表示，氫燃料電池不需要經(jīng)過“燃燒”，就能通過電化學(xué)反應(yīng)直接把氫燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，同時(shí)生成水，是零污染零排放的“未來能源”。
有諸多學(xué)者和專家表示，多樣化儲能是未來能源發(fā)展中的關(guān)鍵所在。光伏、風(fēng)電等新能源電力間歇性、隨機(jī)性特點(diǎn)較為明顯，儲能則能夠保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)與用戶側(cè)均有相關(guān)的應(yīng)用。另外，分時(shí)電價(jià)機(jī)制也對儲能裝機(jī)需求大增。
今年，中科院物理所與中科海鈉在山西太原綜改區(qū)聯(lián)合推出了全球首套1MWh鈉離子電池儲能系統(tǒng)，這個(gè)項(xiàng)目通俗地說就是大儲量電池，并成功投入運(yùn)行。胡勇勝說，該系統(tǒng)以自主研發(fā)的鈉離子電池為儲能主體，結(jié)合市電、光伏和充電設(shè)施構(gòu)成一個(gè)微網(wǎng)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理；具有靈活的運(yùn)行模式和調(diào)度管理性能，既能并入大電網(wǎng)運(yùn)行，又能獨(dú)立孤島運(yùn)行；聯(lián)網(wǎng)模式下與大電網(wǎng)一起分擔(dān)用戶的供電需求，孤島模式下保證用戶尤其是重要用戶的正常用電。“‘十四五’期間，鈉離子電池儲能系統(tǒng)將達(dá)到百兆瓦時(shí)級別，這樣就能夠更好地將風(fēng)能、太陽能存儲起來，從而更好滿足儲能要求?！?
在整個(gè)儲能體系當(dāng)中，鈉離子電池與鋰離子電池以及其他儲能方式之間并不是完全替代的關(guān)系，而是你中有我、我中有你的共存關(guān)系。從目前的發(fā)展水平來看，鈉離子電池可能還無法滿足手機(jī)這類具有較大電量需求的電子產(chǎn)品，但由于低成本、高安全、長壽命等優(yōu)勢，鈉離子電池可以與鋰離子電池形成互補(bǔ)，并且可以逐漸取代鉛酸電池，在大規(guī)模儲能和交通工具上使用。
