發布時間:2022-02-17
作為一個領域的新興競爭者,要對現已規模化且產業鏈較完善的技術產品發起沖擊,甚至取而代之,需要具備的條件我們大致可以總結為以下幾點:
技術產品優勢鮮明,成熟度較高
每項技術或者產品的替代,本身優勢特征鮮明是非常重要的,能夠彌補原有產品及技術弱點,或者在成本核算上有更好的經濟效益,才能被需求端更好的接受采納。但是雖然產品有各方面的優勢但是如果還是處于實驗階段或者成熟度低的情況,也很難短期內實現商用規模化,這點在通信行業已經非常好的佐證,5G比4G在技術產品上的優勢我們非常清楚,但是5G從概念到實驗,再到規模商用經歷了數年的時間,到目前為止距離大規模商用還仍有一段距離。
產業鏈體系逐步完善,具備量產能力
完善的產業鏈體系才能保證量產能力,要實現商用規模化落地,穩定的供應鏈是重中之重,因為這是保證其成本優勢及市場化的決定因素,在芯片半導體行業就是很好的例子,技術是一方面,供應鏈的穩定又是另一方面,目前國產化替代大趨勢下,產能就是制約國產芯片行業發展的最大因素。
國家政策推波助瀾
技術或者產品的發展,國家政策支持能起到推波助瀾的作用,這不僅僅在一些稅收或者補貼上,在一些重大的公建項目上的支持,給行業樹立標榜,這對市場的推廣大有益處,鋰電池能夠取得今日發展,這與國家在新能源上政策支持是分不開的。
液流電池是一種正、負極活性物質均為液體的電化學電池,其液態活性物質既為電極活性材料,又為電解質溶液,被分別儲存在獨立的儲液罐中,通過外接管路與流體泵使電解質溶液流入電池堆內進行反應。鐵-鉻液流電池具備了發展的條件及鋰電池不具備的優勢,體現在:
1. 循環次數多,壽命長。鐵-鉻液流電池的循環壽命最低可達到10000次,與全釩液流電池持平,壽命遠遠高于鈉硫電池、鋰離子電池和鉛酸電池。
2. 無爆炸可能,安全性高。鐵-鉻液流電池的電解質溶液采用水性溶液,沒有爆炸風險。且電解質溶液儲存在兩個分離的儲液罐中,電池堆與儲液罐分離,在常溫常壓下運行,安全性高。
3. 電解質溶液毒性和腐蝕性相對較低,穩定性好。鐵-鉻液流電池的電解質溶液是含鐵鹽和鉻鹽的稀鹽酸溶液,毒性和腐蝕性相對較低。
4. 環境適應性強,運行溫度范圍廣。相比其他液流電池,鐵-鉻液流電池的運行溫度更加寬,電解質溶液可在-20~70 ℃全范圍啟動。
5. 儲罐設計,無自放電。電能儲存在電解質溶液內,而電解質溶液存儲在儲罐里,因此不存在自放電現象,尤其適用于做備用電源等。
6. 定制化設計,易于擴容。鐵-鉻液流電池的額定功率和額定容量是獨立的,功率大小取決于電池堆,容量大小取決于電解質溶液,可以根據用戶需求進行功率和容量的量身定制。在對功率要求不變的情況下,只需要增加電解質溶液即可擴容,十分簡便。
7. 模塊化設計,系統穩定性與可靠性高。鐵-鉻液流電池系統采用模塊化設計,以250 kW一個模塊為例,一個模塊是由8個電池堆放置在一個標準集裝箱內,因此電池堆之間一致性好,系統控制簡單,性能穩定可靠。
8. 廢舊電池易于處理,電解質溶液可循環利用。鐵-鉻液流電池的結構材料、離子交換膜和電極材料分別是金屬、塑料(或樹脂)和碳材料,容易進行環保處理,電解質溶液理論上是可以永久循環利用的。
9. 資源豐富,成本低廉。電解質溶液原材料資源豐富且成本低,不會出現短期內資源制約發展的情況。鐵-鉻液流電池的電解質溶液原材料鐵、鉻資源豐富,易獲取,成本低,因而是可持續發展的儲能技術。
指標 | 鐵-鉻液流電池 | 鋰電池 |
關鍵原材料 | 鉻鐵礦 | 碳酸鋰 |
關鍵元素全球探明儲量 | 鉻儲量5.1億噸 | 鋰儲量1600萬噸 |
關鍵元材料元/KG | 16.7 | 78.5 |
當量價格元/mol3 | 1.4 | 2.9 |
數據源于網絡
鐵-鉻液流電池儲能技術被稱為儲能時間最長、最安全的電化學儲能技術之一,該技術在大型項目上已有成功案例。
2020年底,國家電投成功試制“容和一號”大容量電池堆,并在河北張家口戰石溝250kW/1.5MWh示范項目上成功應用。位于張家口的全球最大規模250KW儲能示范項目,已穩定運行近400天,根據調度需求完成近200余次充放電循環,一次儲能時長可達到6小時。截至目前,該示范項目已穩定運行近400天,完成200余次充放電循環,經受了張家口地區-40℃的極寒考驗,為冬奧地區持續穩定存儲、提供清潔電能超過5萬千瓦時。
而近年來電池安全事故頻發, 據互聯網相關數據統計,僅2021年全國范圍內共發生約3000起新能源汽車火災事故,對于保有量僅784萬輛來說,這個火災風險是偏高的,在安全性上鐵-鉻液流電池有更大優勢。
在電池領域,鋰電池廠商不僅僅面對有鐵-鉻液流電池、氫能源等新興競爭者,下游廠商話語權減弱和在國家政策的力度上發生轉移也給廠商帶來沖擊,國家政策扶持重心向充換電、新型儲能、加氫等配套基礎設施轉移。面對前有狼后有虎的局面,鋰電池廠商應做
好加快研發提升儲能補能能力和鋰電池安全。無論是鐵-鉻液流電池還是氫能源其距離規模化商用仍有較長的路要走,這給鋰電池留有時間去提升能力。
在儲能補能上,今年寧德時代全資子公司時代電服發布換電服務品牌VOGO(樂行換電),也體現其加快在換電補能領域的布局,用換電方式提升鋰電池在續航上的能力,當然目前在成本上及標準統一上仍存在問題,如果能解決好這也是維系鋰電池長期競爭力的一種方式。
在鋰電池安全上,鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、隔膜以及電解液組成。作為一個化學電源體系,在設計的工作條件范圍以內一般不容易發生安全事故;而在某些極端條件下,如高溫、過充、過放、外部短路或針刺擠壓等,各組成部分自身的變化及相互作用都有可能影響電池安全,常用的碳負極所引起的鋰枝晶析出最容易發生,是電池安全的短板。針對各組成部分在電池安全方面存在的問題,業內也在積極進行相應的改進研發,如開發正極材料時考慮其高溫穩定性以及耐過充特性;在隔膜開發中注重其防穿透能力及閉孔阻隔特性;開發高電壓電解液等;而鈦酸鋰(Li4Ti5O12,LTO)作為負極材料取代石墨,使得鋰離子電池在安全性能上得到了很大的提升。
雖然鋰電池頭牌股價最近受重挫,但股價震蕩受多重因素影響,不能因為其作為鋰電池時代即將過去的依據,新型電池的量產會給鋰電池企業帶來沖擊,但是距離商用的規模化特別是在新能源汽車上的規模化應用還尚需時日,作為鋰電池企業來說,其成熟的產業鏈生態仍是其最大優勢,加大在材料及結構上研發力度,提升續航及安全,做好用戶的服務,在新能源汽車這領域上,鋰電池仍大有可為。
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