中國儲能網訊：4月24日，由中國化學與物理電源行業(yè)協會儲能應用分會等單位聯合主辦的第七屆中國國際儲能大會在蘇州盛大召開。
本次大會以“加快儲能產業(yè)發(fā)展，推動能源結構轉型”為宗旨，匯集1400名以上行業(yè)精英，共同探討儲能產業(yè)未來發(fā)展趨勢，中國工程院院士楊裕生先生發(fā)表題為《我國儲能電池技術的主要進展》的主題發(fā)言。
楊裕生：各位同志上午好，我今天想講一下《我國儲能電池技術的主要進展》因為儲能電池可以包括動力電池，但是我今天不想談動力電池的問題。
儲能電池我講四個問題，剛才李教授談了總的能源的發(fā)展，就像未來的能源就是綠色低碳化，要用可再生能源發(fā)電，可再生能源主要是太陽能和風能，其他的能量也可以加以利用，但是規(guī)模要小的多。風能、太陽能發(fā)電受到季節(jié)、晝夜、天氣等因素的影響，它有幾不穩(wěn)，功率不穩(wěn)，造成了電能的質量下降，增加了調峰的負擔，現在棄風棄光很嚴重，所以要用儲能來緩解風能、太陽能發(fā)電的上述問題。大規(guī)模儲能應該具有的性能，最主要是高安全性。當然長壽命、低價格、高能效也很重要，特別是高能效，一度電經過儲能裝置之后，還能夠回出來幾度電，另外容易維護、比能量、比功率、高低溫性能、環(huán)境友好這些也很重要，但是我覺得還是屬于第二個層次的問題。
現在的物理法主要是抽水蓄能，它的效率大概可以是4度電進去，3度電出來，其他的一些物理儲能的方法能量效率還比較低，需要很好的發(fā)展提高。
化方法主要是蓄電池，最近也有轉為氫氣的這種做法，能量轉換效率大概可以到60%。儲能電池的轉換率比較高，但是缺點也不少。
第一個是鉛酸電池依靠技術進步增強活力，中國工程院能源與礦業(yè)學部與中國電池工業(yè)協會從2010年起共同主辦了四屆鉛酸電池新技術研討會，每兩年一次。圍繞延壽、摘帽、加力三大人物一交流新技術，延壽就是延長電池壽命，摘帽子就是把鉛酸電池行業(yè)的污染帽子要摘掉，加力就是提高鉛酸電池的性能。
這幾年在下面幾個方面有特殊的一些進展，一個是交流了負極添加活性炭作為鉛炭電池，這幾年進展很大，這個問題解決了負極硫酸鹽化的問題，第二是交流了鉛、稀土合金和鉛、石墨硒合金，解決了正極板腐蝕和活性物質軟化的問題。第三個是生產自動化、精密化、清潔的技術，在這方面水平有很明顯的提高。第四個是濕法再生，解決了煙塵污染問題，提高了回收率。
鉛炭電池現在已經引起了政府部門的重視，工信部在2014年列入強基工程，支持雙登和南都兩家，每家都有兩千萬左右，推動了鉛炭電池的發(fā)展。
目前鉛炭電池的儲能已經開始商業(yè)運行，我們提出來一個經濟指標的計算公式，YCC指標大于1的話，儲能就有利可圖。
電池不同的運行參數，主要是充的深度，會產生不同的經濟效益，所以要搞清楚電池充放的深度，與循環(huán)壽命和轉換效率的關系，這是優(yōu)化需電站經濟效益的技術關鍵，有很大的潛力，所以這個問題我覺得是應該很好的去研究解決，也就是說要很好的控制充放電深度。
現在能夠核算到鉛炭電池在1.45，也就是儲能毛利率可以到45%。
這是去年做的幾個大的電站，最大的到100兆瓦時。
改變電力部門的觀念，電力部門都認為電池蓄電不能做大規(guī)模解決問題，這個觀念要開始改變了，也就是說電池是有可能大規(guī)模蓄電的。
關于濕法回收廢鉛電池的新技術，他們取了一個“原子經濟法”的名字，也就是說把所有材料從原子的角度把它充分利用，是北京化工大學和超威集團合作的，這也是從2010年開始推動的技術。這個技術可以和傳統(tǒng)的過程進行對比，傳統(tǒng)的過程是鉛膏、脫硫，做成氧化鉛再做成粗鉛，再電解精鉛。電池廠買了精鉛之后，把這個精鉛做成鉛球再做成氧化鉛，最后去做鉛膏。這樣一個傳統(tǒng)的過程非常長，而原子經濟法它是從廢鉛膏一步就做成氧化鉛，所以這個新工藝有很大的優(yōu)點，第一個優(yōu)點就是沒有高耗能的高溫冶煉，電解和球磨，節(jié)能22%，第二避免產生PM2.5鉛粉塵、鉛渣和有毒氟化物，第三鉛回收率從95%到77%提高到大于99.8%，第四，電池企業(yè)可以從自身的廢電池再生，直接取得原料。
第二個問題，介紹一下液流電池體系繁多，競爭是好事。大家都知道液流電池現在做的更多的是全釩液流電池，因為都是釩所以就沒有什么污染的問題，它的安全性高，壽命長，大連融科2012年演示了5兆瓦到10兆瓦時的項目，去年開始建設200兆瓦和800兆瓦時的新項目，總的投資是35億。相當于每個千瓦時的電投資4500塊。但是正是因為它的建筑費用高，能效比較低，號稱是75%，其實它自己還要消耗一部分電，它的維護比較煩，另外釩有毒，放電倍率比較低。如果壽命是一萬次，效率70%，它的毛利率大概是15%。
蘇州常熟有一個久潤公司，他們研發(fā)的鉻混鐵的體系，鉻混鐵是美國NASA最早提出來的一個液流電池的概念，也就是正級是3價2價鐵，負極是3價2價鉻，中間有個離子交換膜，這個體系當中就有一個鉻和鐵的互相干擾污染的問題。但是現在他們做的是允許正負極離子互串，也就是說它在鐵的溶液里面加了鉻，在鉻的溶液里面也加了鐵，鐵的溶液里面的鉻始終處于3價鉻的狀態(tài)，鉻里面的鐵始終處于2價的狀態(tài)，這樣也像全釩液流電池一樣，就讓它離子串來串去，都不影響系統(tǒng)的操作。這是他們已經做的30千瓦的電堆，和60千瓦的系統(tǒng)。這是電池的工作性能。
我在這里把鉻鐵電池盒全釩電池做一個比較，主要的比較就是鉻鐵電池的性能，全面的優(yōu)于全釩電池，這個概念我希望能夠很好的引起注意，因為全釩電池現在非常熱，而鉻鐵電池還沒有引起足夠的重視。主要的問題是鉻鐵電池它只需要用陽離子交換末，這個比較便宜，在電堆里大概只占10%的成本，而全釩電池因為它里面的磺酸膜很貴，大概占到電堆成本的一半左右。其他的像系統(tǒng)的能量準換效率這些問題，都可以看到鉻鐵電池要比全釩電池優(yōu)越。
鋅鎳單液流電池，這個電池不需要隔膜，它只有一個電解液，它不含有毒的物質，另外結構也簡單，它把現在的液流電池的內串可以改成外串，也就是改成普通的電池一樣的，整個結構流簡化了，因此沒有旁路電流損耗，在現在的液流電池里面，有內串就有旁路電流損耗。
在張家港的智電芳華研究所公司就開發(fā)了300Ah的單體，做了降價和延壽的工作?，F在美國城市大學也跟隨開發(fā)，進行了工程化的計劃。中科院大連化物所還有日本也開始研究這種電池，這種電池可以說有一定的特色。現在已經建成了年產1兆瓦時的示范生產線。所以液流電池已經開始競爭的狀態(tài)。
第三個問題，電動車推動了鋰離子電池的梯次利用，這個梯次利用是應該進行的，主要因為它的量很大，我們電動汽車的發(fā)展很快。再有一個就是資源，我們國家稀缺鈷、鎳、銅，要重新例如。再有成本，鋰離子電池的價格下降很快，但是最終還是有個限度。電動汽車補貼退坡后，鋰離子電池降價壓力更大，所以要通過梯次利用，愛惜資源，合理分擔成本。舊的鋰離子電池它的電池組情況復雜，不宜并聯用于規(guī)模儲能，所以把車子里面的電池并聯起來作為規(guī)模儲能這是不安全的，舊電池的壽命也不確定，所以難以估計它的經濟效益。
我這個觀點大家當然也可以討論。
第二個問題我想講鋰離子電池已經開始梯次利用了，利用的方式主要是由大化小，把這個車子里面的模塊拿出來，把電池包里面健康的電池模塊降級利用，將殘廢的電池模塊廢棄，整個模塊浪費就比較大了。
再一個是拆解利用，把已經壞掉的電池剔除，其余的電池再分級利用，比如充電寶，或者再組裝成電動自行車電源，存在的問題主要是梯次利用率和工作效率要提高，也就是說要充分把這個電池利用起來，不要造成大的浪費。另外就是工作效率，因為這個要拆解工作量很大。
所以從生產的時候就要考慮為梯次利用提供方便，設計生產如果搞的很復雜或者很不規(guī)范，就給梯次利用提供了很多麻煩，所以電池廠或者成組廠或者汽車廠，要平等共商解決方案。這里強調平等，因為現在汽車廠太強勢，什么都要聽他們的，這樣就讓后面成組廠和電池廠的積極性不能充分發(fā)揮。
18650和26650等電池在焊接和拆解的時候容易損傷電池，另外這樣一類電池的梯次利用的時候，工作量很繁重，所以下面要介紹一個技術就是圓柱型鋰離子電池全免焊接組合技術，就是在做組合的時候就不焊接，第二解決焊接的時候損傷電池，同時也解決可靠的串并聯的問題，這個是杭州波譜萊科技公司做的，這個技術的優(yōu)點是全免焊接，絕對沒有電芯焊穿短路的風險。第二全機械加工模式，批量生產成本低廉，第三，沒有焊接設備，生產容易掌控，費用低廉，第四電芯的外觀沒有損傷，第五是電芯梯次使用，可以有效降低電池包的成本，他們申請了專利，現在有多家正試用他們的產品，進行了各種方式的合作，但是他們這個技術不買斷。
最后一個問題想介紹一下安全的水體系新型電池正在大力發(fā)展，有機體系的鋰、鈉電池比能量高，但是要繼續(xù)研究。但是在大規(guī)模應用當中，安全問題還是令人擔憂的。水體系電池的安全性高，雖然它的比能量低一點，現在創(chuàng)新的動向是發(fā)展高安全性的水體系電池。我這里舉了一些例子，復旦大學化學學院做的尖晶石錳酸鋰混合電容器，清華大學深圳研究生院做了二氧化錳新離子電池，因為水體系里面。
水體系鈉離子電池能量很豐富，但是容量比較低。
我們提出來一個規(guī)模儲能水體系電池的新目標，這個目標就是安全性要高于現有的里電子電池，而其他性能和鋰離子電池相當，比能量要大于鉛酸電池，而價格相當，又不含有害物質，第三是使用方便性要優(yōu)于液流電池，而全壽命期總的儲能量和液流電池相當。我提出來這樣一個目標請我們的團隊進行研究，經過幾年的努力，現在電池向比能量100瓦時每公斤前進。
現在做出來一個鋅、鋰、錳電池，由張家港智電芳蓄電研究所開發(fā)，正極是做的鋰錳氧的材料，它里面鋰和錳的數據都不一樣。以Li鋰2錳氧3為例，放電比容量可以達到600mAh/g，這個Li2MnO3在過去的鋰離子電池里面，認為是一個惰性的材料，也就是說沒有氧化還原的性能的，現在經過研究之后，在一定的條件之下它是有很高的比容量。而且在比較大的電流密度之下循環(huán)1200次，沒有見到明顯的衰減，并且表現出良好的倍率性能，計算的比能量，也就是正極和負極的計算比能量可以到每公斤458瓦時，如果有電池里面不同的充電量，就可以達到不同的電池比能量。如果是中間填充21.9%，電池就可以做到100瓦每公斤。這種新電池安全性高環(huán)境友好、比能量高、成本低，使用方便，具有鋰離子電池、鉛酸電池、液流電池的突出特點，而沒有它們的缺點，專利實施許可已經轉讓給兩大家公司，正在合力攻克鋅枝晶的問題。希望更多的廠家來共同研發(fā)，估計三到四年之后可以用在規(guī)模儲能。
規(guī)模儲能站的按照性非常重要，因為電池堆積如山。
最后，動力電池以空前速度在發(fā)展，我們國家和國外都在大力的研究，而且我們國家的研究勢頭比國外還要強勁，但是對儲能電池的支持比較少，這一點我們希望政府能夠很好的重視。第二是安全性第一，要確保燃燒爆炸事故幾率極低。第三，所有電池都用化學品，都可能產生污染問題，鋰離子電池也有它的污染問題，包括生物的提取，六氟磷酸鋰的生產，包括有機溶劑，這些都要引起重視，搞的不好就會污染環(huán)境。
第四，所有電池的污染和安全兩類隱患，都要通過管理和技術進步消除，而非禁用了事。現在電動車的標準正在制訂，有一種觀點認為要禁止使用鉛酸電池，鉛酸電池進步很快，全世界都在用，我曾經在一個報告里面講到，如果我們現在都不用鉛酸電池，整個地球就癱瘓了，因為衣食住行各個方面都離不開鉛酸電池。
政府要抓鋰離子電池或鉛電池的行業(yè)當中的污染治理，這個是政府義不容辭的責任，在過去的鉛酸電池曾經是放任了相當長的時間，最近幾年政府部門有改進，但是還需要繼續(xù)改進，鋰離子電池的問題現在更需要重視。
廢鋰離子電池的對重處置問題迫于眉睫，這個工作現在有進展，湖南已經有一個廠處理廢電池，利潤還可以，做酸鹽的鋰離子廢電池處理可能比較好一點，磷酸鐵鋰差一點。
謝謝大家！
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