中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近日，28億元資本涌入鉛炭?jī)?chǔ)能電池賽道。
2月8日，昆工科技發(fā)布公告稱擬實(shí)施年產(chǎn)2000萬(wàn)kVAh新型鉛炭長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能電池生產(chǎn)基地項(xiàng)目與陸良縣鉛炭?jī)?chǔ)能電池用鋁基鉛合金復(fù)合材料項(xiàng)目，分別計(jì)劃投資24億元和4億元，總計(jì)投資28億元。
目前已有昆工科技在內(nèi)的多家企業(yè)布局鉛炭電池，且大部分已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。未來(lái)鉛炭電池會(huì)在大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域占據(jù)一席之地嗎？
1、何為鉛炭電池？
鉛炭電池技術(shù)最早是澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)及工業(yè)研究組織(CSRIO)的L.T Lam等人首先提出的超級(jí)電池的概念，到日本的古河開(kāi)始研究，到美國(guó)開(kāi)始重視，再到中國(guó)的研發(fā)，現(xiàn)在已經(jīng)有十多年了。
鉛炭電池可理解為鉛酸電池的升級(jí)版。鉛炭電池將鉛蓄電池和超級(jí)電容器兩者的技術(shù)相融合，是一種既有電容特性又有電池特性的雙功能儲(chǔ)能電池，具有超級(jí)電容瞬間大容量充電的優(yōu)點(diǎn)，還兼?zhèn)淠芰績(jī)?yōu)勢(shì)，可快速充放電。
相比鋰電池，安全性是鉛炭電池的一大賣點(diǎn)。
近年來(lái)，鋰離子電池儲(chǔ)能電站燃燒爆炸的事故時(shí)有發(fā)生，核定原因多為電池“熱失控”，這是由電池特性所決定。鉛炭電池?zé)o易燃物，能量密度相對(duì)較低，溫升過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)，易被BMS（電池管理系統(tǒng)）監(jiān)控管理，加上無(wú)機(jī)電解液、阻燃ABS（熱塑性工程塑料）電池殼，不會(huì)出現(xiàn)燃燒問(wèn)題。
鉛炭電池的另一大優(yōu)點(diǎn)就是性價(jià)比高，其能量密度可以提升到40~60Wh/kg，功率密度可達(dá)300~400W/kg左右，性能已經(jīng)接近了一部分鋰電池的能力，而且更關(guān)鍵的一點(diǎn)，是其成本仍然是0.6~0.8rmb/Wh，低于鋰電池等其它電池，具有很好的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
另外，相對(duì)鉛蓄電池，鉛炭電池充電速度提升了8倍，放電功率也提高了3倍，循環(huán)壽命提高到6倍。
中國(guó)工程院院士楊裕生曾撰文稱，鉛炭電池主要是在鉛酸電池負(fù)極中加入了特種活性炭（或稱特種多孔炭，這也是鉛炭電池一詞中“炭”的來(lái)歷），解決了硫酸鹽化問(wèn)題（即硫酸鉛結(jié)晶顆粒長(zhǎng)大而失去充放可逆性），使電池壽命延長(zhǎng)了若干倍。再加上原有的安全、廉價(jià)、易于再生等優(yōu)點(diǎn)，鉛炭電池理應(yīng)成為目前大規(guī)模儲(chǔ)能的首選。
鉛炭電池也有其自身的缺點(diǎn)。活性炭的加入，提升了電池的功率密度，延長(zhǎng)了循環(huán)壽命，同時(shí)由于活性炭占據(jù)了部分電極空間，導(dǎo)致能量密度降低，也可能增加電極析氣量。
而且鉛炭電池負(fù)極活性碳材料研發(fā)類型眾多，如何進(jìn)一步提升性能和做好成本控制，還需再平衡。
2、鉛炭電池主要玩家有哪些？
美國(guó)的國(guó)際動(dòng)力公司(Axion)在2006年便已經(jīng)建立鉛炭電池生產(chǎn)線，2009年便開(kāi)始批量銷售鉛炭電池。我國(guó)鉛酸電池大廠也紛紛進(jìn)行鉛炭電池的研發(fā)與生產(chǎn)。
由于鉛炭電池本質(zhì)上是傳統(tǒng)鉛酸電池的升級(jí)產(chǎn)品，因此，行業(yè)內(nèi)目前成規(guī)模的競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)主要為鉛蓄電池行業(yè)的領(lǐng)先者，包括天能股份、超威集團(tuán)、圣陽(yáng)股份、南都電源、雙登集團(tuán)等企業(yè)，所采取的技術(shù)路線基本相同，同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)較為明顯。
雙登集團(tuán)股份有限公司
作為較早進(jìn)行鉛炭電池研發(fā)的企業(yè)之一，雙登集團(tuán)在2009年就開(kāi)始不斷在電池材料、合金配制、板柵結(jié)構(gòu)、原料配比等方面進(jìn)行研究調(diào)整，并研發(fā)出了高循環(huán)壽命的鉛炭?jī)?chǔ)能電池產(chǎn)品。
其1.2MWh鉛碳電池集裝箱儲(chǔ)能解決標(biāo)準(zhǔn)方案，可以在本地設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行方式，或者由能量管理系統(tǒng)或電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)遠(yuǎn)程調(diào)度，在無(wú)電地區(qū)或電網(wǎng)停電時(shí)可以作為主電源獨(dú)立運(yùn)行，具有10臺(tái)以上的并聯(lián)動(dòng)力能力。廣泛應(yīng)用于大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電接入與消納，分布式發(fā)電與微電網(wǎng)，電力系統(tǒng)調(diào)步調(diào)壓、黑啟動(dòng)，延緩用戶配電系統(tǒng)升級(jí)改造，提高供電可靠性與電能質(zhì)量。
浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司
南都電源稱自己是國(guó)內(nèi)首個(gè)推出鉛炭?jī)?chǔ)能的企業(yè)，在鉛炭電池技術(shù)上有超過(guò)20年時(shí)間積累，其電池在部分荷電態(tài)下循環(huán)性能可以達(dá)到6000次以上，適合應(yīng)用于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能場(chǎng)景。
南都電源在鉛炭電池的應(yīng)用領(lǐng)域中投入了大量的研發(fā)工作，其研發(fā)的鉛炭電池產(chǎn)品目前已被應(yīng)用在多個(gè)國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目中，如臨安2MWh、浙江鹿西島4MWh微網(wǎng)儲(chǔ)能、珠海萬(wàn)山海島6MWh等儲(chǔ)能項(xiàng)目段。
山東圣陽(yáng)電源股份有限公司
2014年6月，圣陽(yáng)股份與日本古河電池株式會(huì)社簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同研發(fā)具有國(guó)際領(lǐng)先水平FCP鉛炭電池產(chǎn)品，擁有深循環(huán)鉛炭電池等關(guān)鍵核心技。目前已實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，大幅度降低了全壽命期內(nèi)電池的儲(chǔ)能度電成本。FCP鉛炭電池具有環(huán)保安全、壽命長(zhǎng)、度電成本低等優(yōu)質(zhì)性能。
超威集團(tuán)
超威集團(tuán)研究院院長(zhǎng)劉孝偉介紹，超威經(jīng)多年研發(fā)成功的長(zhǎng)壽命鉛炭?jī)?chǔ)能電池技術(shù)，正極采用稀土合金技術(shù)，吸收了日本、美國(guó)先進(jìn)技術(shù)并加以創(chuàng)新，解決了正極軟化問(wèn)題，目前正極的循環(huán)壽命提升到3000次；負(fù)極采用電容碳、超級(jí)碳配方材料，制備長(zhǎng)壽命鉛炭負(fù)極，解決了負(fù)極硫化、充電電壓高、析氫量大的難題，過(guò)充電量降低了3倍，循環(huán)壽命最高可達(dá)到4500次。
天能電池集團(tuán)股份有限公司
天能股份相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，天能鉛炭?jī)?chǔ)能電池具有高可靠性、長(zhǎng)壽命、能量效率高、經(jīng)濟(jì)性好、環(huán)境友好性優(yōu)等特點(diǎn)，可以進(jìn)行大規(guī)模高比例長(zhǎng)時(shí)段儲(chǔ)能，獲得2020年中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)。
2020年，天能參與建設(shè)的10千伏雉城儲(chǔ)能電站，所采用的就是鉛炭電池，這是浙江省首批4個(gè)在建的電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站項(xiàng)目之一，也是成為全省首座電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站，建成兩年來(lái)運(yùn)營(yíng)平穩(wěn)。
2022年12月，天能股份發(fā)布公告表示與長(zhǎng)興太湖能谷科技有限公司（太湖能谷）達(dá)成戰(zhàn)略合作意向，并簽署了《儲(chǔ)能項(xiàng)目戰(zhàn)略采購(gòu)合作協(xié)議》。太湖能谷將在未來(lái)三年內(nèi)，向天能股份采購(gòu)總量不低于30GWh的鉛炭電池電芯，并為天能股份的生產(chǎn)基地投資配套建設(shè)不超過(guò)3GWh的儲(chǔ)能電站。
吉林電力股份有限公司
在鉛炭電池項(xiàng)目建設(shè)上，國(guó)家電投旗下的吉電股份動(dòng)作頻頻。
2022年5月，吉林白城年產(chǎn)20GW鉛炭電池產(chǎn)線開(kāi)工，項(xiàng)目由國(guó)家電投下屬公司吉電能谷（白城）儲(chǔ)能投資有限公司投建?？偼顿Y40億元，一期建設(shè)將年生產(chǎn)5GW鉛炭電池，全部建成后將形成年產(chǎn)20GW鉛炭電池的能力。
2022年8月27日，吉電股份超威郎山10MW/97.312MWh儲(chǔ)能項(xiàng)目正式開(kāi)工建設(shè)。該儲(chǔ)能電站由吉電太能（浙江）智慧能源有限公司投資、長(zhǎng)興太湖能谷科技有限公司和浙江省長(zhǎng)興電氣工程有限公司承建，是吉電股份與超威集團(tuán)聯(lián)手共同打造的鉛炭類首個(gè)“百兆瓦時(shí)”儲(chǔ)能項(xiàng)目。
3、新型鉛炭長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能電池有何不同？
2018年，昆工科技開(kāi)始著手鉛炭電池的技術(shù)研究，并首創(chuàng)新型大容量鉛炭長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能電池制備技術(shù)及產(chǎn)品。2021年11月，昆工科技成立昆工新能源全資子公司，將主營(yíng)業(yè)務(wù)中鋁基鉛合金復(fù)合材料技術(shù)應(yīng)用于鉛炭長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能電池領(lǐng)域。
昆工科技相較傳統(tǒng)鉛酸電池龍頭，如天能股份、南都能源等，技術(shù)方面另辟蹊徑，根據(jù)現(xiàn)有鉛炭電池存在單個(gè)電池容量低、循環(huán)壽命短、能量密度低等缺點(diǎn)，利用獨(dú)有的鋁基鉛合金板柵制備技術(shù)，設(shè)計(jì)發(fā)明了大容量鉛炭?jī)?chǔ)能電池制備技術(shù)。
該公司使用鋁基鉛合金板柵替代傳統(tǒng)鉛炭電池中的壓鑄鉛合金板柵，較大幅度提升電池容量、能量密度較高、淺充放條件下循環(huán)壽命較長(zhǎng)，同時(shí)減輕電池整體重量。
其大容量鉛炭長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能電池具有以下優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：
1）單體容量大（500Ah/片），組群數(shù)量少，便于電池系統(tǒng)管理、監(jiān)測(cè)、維護(hù)；
2）相較于常規(guī)電池，工藝流程更簡(jiǎn)易，節(jié)省了過(guò)程中的成本，減少了環(huán)境污染；
3）使用成本低，回收拆解更方便，更安全，殘值更高；
4）充放電接收能力強(qiáng)，100%深度放電后，以2.35V/單體恒壓限流0.15C充電，放電效率98%以上；
5）過(guò)充過(guò)放性能溫度適應(yīng)性好，使用的環(huán)境溫度范圍為-40℃~+60℃；
6）自放電極低，靜置7天后剩余容量大于99%，靜置60天后剩余容量大于90%；
7）70%D0D循環(huán)壽命大于4000次；
8）度電成本低于0.5元/KWh。
昆工科技稱，其基于在鉛炭電池關(guān)鍵技術(shù)取得突破性進(jìn)展的技術(shù)集成，利用鋁基鉛合金復(fù)合板柵替代鉛合金板柵，開(kāi)展電池單元、電池組、電池簇以及電池規(guī)?；P(guān)鍵技術(shù)的中試驗(yàn)證，開(kāi)發(fā)規(guī)?；瘍?chǔ)能電池生產(chǎn)制備工藝及關(guān)鍵設(shè)備，逐步形成具備正常生產(chǎn)能力的儲(chǔ)能電池生產(chǎn)線。目前，該公司已生產(chǎn)測(cè)試產(chǎn)品并交付第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)。
近日，昆工科技發(fā)布公告，該公司擬在銀川高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)投資建設(shè)“年產(chǎn)2000萬(wàn)kVAh新型鉛炭長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能電池生產(chǎn)基地項(xiàng)目”，該項(xiàng)目計(jì)劃總投資24億；同時(shí)擬投資建設(shè)陸良縣鉛炭?jī)?chǔ)能電池用鋁基鉛合金復(fù)合材料項(xiàng)目，該項(xiàng)目計(jì)劃總投資約4億元，項(xiàng)目總體用地計(jì)劃124畝。
目前，鉛炭電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化加速，多個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)落地。
中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所張華民認(rèn)為，憑借充電接受能力強(qiáng)、安全可靠、制造成本低等優(yōu)勢(shì)，在可再生能源廣泛利用和儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，鉛炭電池將成為繼鋰離子電池、液流電池之后，儲(chǔ)能電池的又一發(fā)展方向。今后隨著技術(shù)的不斷成熟，鉛炭電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)⒄紦?jù)越來(lái)越大的市場(chǎng)份額。
