鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:453次 | 2022年10月19日
預(yù)計(jì)未來三到七年內(nèi),其他新型電池技術(shù)難以取代鋰電池
測試、評分和驗(yàn)證都是項(xiàng)目開發(fā)商和投資商喜歡的術(shù)語和條款。畢竟,采用這些措施可以降低投資風(fēng)險(xiǎn),增加了對新技術(shù)的信任,無論是哪個(gè)行業(yè)??紤]到這一點(diǎn),全球質(zhì)量保障和風(fēng)險(xiǎn)管理咨詢機(jī)構(gòu)挪威DNVGL公司日前發(fā)布了第三代電池性能記分卡。
在DNVGL公司今年的評測中,有22家電池廠商為DNVGL電池記分卡提供了進(jìn)行測試的電池產(chǎn)品。該公司表示,即使沒有一家電池廠商愿意公開其名稱,DNVGL公司仍將繼續(xù)與其技術(shù)合作伙伴開展合作以提高透明度,而這仍然是一個(gè)持續(xù)的過程。
行業(yè)分析師表示,縱觀近年來的技術(shù)和市場發(fā)展趨勢,磷酸鐵鋰電池(LFP)再次受到用戶歡迎,其中包括用于固定儲能系統(tǒng)的電池。這種電池曾在2012~2015年占據(jù)市場主導(dǎo)地位,但在2016年之后被鎳錳鈷(NMC)三元鋰電池和鎳鈷鋁(NCA)三元鋰電池所取代。然而,目前寧德時(shí)代和比亞迪公司等中國電池制造商看到這種電池發(fā)展?jié)摿挖厔輥硗苿恿姿徼F鋰電池(LFP)技術(shù)的開發(fā)和生產(chǎn)。
DNVGL公司發(fā)布的第三個(gè)年度電池記分卡測試了22種具有不同化學(xué)性質(zhì)電池的充放電性和溫度依賴性行為,并確定了重要的產(chǎn)品趨勢。
電池容量越來越大
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
另一個(gè)明顯的趨勢是儲能系統(tǒng)的電池容量越來越大,目前的磷酸鐵鋰電池容量約為200Ah。其原因是,容量較大的電池單元可以節(jié)省原材料成本。
預(yù)計(jì)在電極材料的選擇、電池結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)架構(gòu)方面將有進(jìn)一步的創(chuàng)新,而在未來幾年中,電池技術(shù)的重大創(chuàng)新不會出現(xiàn)。DNVGL公司認(rèn)為鋰離子電池在儲能領(lǐng)域仍然保持其首選的地位。該公司表示,預(yù)計(jì)未來三到七年內(nèi),其他電池技術(shù)不會取代鋰離子電池,因?yàn)殇囯x子電池將在交通運(yùn)輸、消費(fèi)電子和儲能應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用的規(guī)模經(jīng)濟(jì)中受益。
根據(jù)的DNVGL公司的研究,目前鋰離子電池的成本約為100美元/kWh,該公司的分析師預(yù)測,未來十年電池儲能系統(tǒng)的價(jià)格將會大幅下降。
部署更多太陽能+儲能項(xiàng)目
分析師觀察到的另一趨勢是越來越多的儲能系統(tǒng)與太陽能電設(shè)施或風(fēng)力發(fā)電設(shè)施共址部署。因此,儲能項(xiàng)目開發(fā)商和用戶要求其電池儲能系統(tǒng)的電池工作壽命為20~25年,以匹配太陽能電池發(fā)電設(shè)施的工作壽命。而部署電網(wǎng)規(guī)模電池儲能系統(tǒng)的開發(fā)商已經(jīng)對這一需求做出了回應(yīng),在電池儲能系統(tǒng)的部署合同中包含了全面的大修、增強(qiáng)、操作和維護(hù)服務(wù)。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
DNVGL公司表示,電池的使用方式也將發(fā)生變化。在儲能系統(tǒng)的早期應(yīng)用中,商業(yè)服務(wù)項(xiàng)目主要是用戶側(cè)儲能系統(tǒng)。而如今,越來越多的電池儲能系統(tǒng)需要將太陽能發(fā)電量從白天轉(zhuǎn)移到夜間的電力需求峰值期間。這對電池技術(shù)提出了不同的要求,其中包括充放電穩(wěn)定性以及電池在不同充電狀態(tài)下的退化情況。
DNVGL公司測試了記分卡的22種產(chǎn)品的充放電穩(wěn)定性,并確定了導(dǎo)致容量損失1%所需的充放電次數(shù)。在今年的記分卡中,導(dǎo)致容量損失1%所需的充放電次數(shù)平均為381次,而這些不同的電池在這一方面有很大差異:磷酸鐵鋰電池為135~448次,NMC三元鋰離子電池為180~849次,NCA電池為143~330次,而表現(xiàn)最好的鈦酸鹽電池為1,067次。
充放電之后的容量統(tǒng)計(jì)
根據(jù)研究機(jī)構(gòu)所做的測試得出結(jié)論,平均來說,電池在進(jìn)行1800次充放電之后,其容量將下降到銘牌容量的90%。記分卡強(qiáng)調(diào)需要將這種退化理解為溫度的函數(shù)。如果所有的充放電都是在10℃溫度下進(jìn)行的,那么電池容量平均在1000次充放電之后就會下降到85%左右。DNVGL公司的測試團(tuán)隊(duì)在所有電池產(chǎn)品中都觀察到了這種溫度敏感性。鈦酸鹽電池在這方面表現(xiàn)最好,在8609次充放電之后仍保持銘牌容量的90%。還有兩種NMC三元鋰離子電池產(chǎn)品的性能緊隨其后,分別在進(jìn)行6410次和4500次充電電之后失去10%的容量。
以充電狀態(tài)(SOC)而言,記分卡發(fā)現(xiàn)了一個(gè)50%~80%的SOC窗口,NMC三元鋰離子電池在這個(gè)窗口更容易發(fā)生降解。而磷酸鐵鋰電池(LFP)往往在30%~40%的SOC窗口期容易發(fā)生降解。DNVGL公司表示,評估電池項(xiàng)目中的主要退化向量是SOC、充電速率、溫度,這一點(diǎn)至關(guān)重要。后兩者通常是電池退化的主要原因。記分卡研究人員說,根據(jù)電池特性,取決于SOC的工作范圍可能是一個(gè)次要考慮因素。
充電速率是更重要的因素,較低的充電速率通常有利于電池的運(yùn)行。在DNVGL的測試中,磷酸鐵鋰電池(LFP)和鈦酸鹽電池通常具有較高的充電速率,盡管測試人員指出許多NMC三元鋰離子電池也表現(xiàn)良好,但在高充電速率下具有溫度升高的缺點(diǎn)。
記分卡研究人員還指出了安全方面的發(fā)展。諸如UL9540A協(xié)議之類的標(biāo)準(zhǔn)要求改進(jìn)測試,并已經(jīng)向安全透明性邁出一步。但是DNVGL公司表示,新標(biāo)準(zhǔn)分類和不合格標(biāo)準(zhǔn)的缺失令人困惑。集裝箱化儲能解決方案正在不斷發(fā)展,這意味著可以從外部完全訪問電池儲能系統(tǒng),避免操作和維護(hù)人員進(jìn)入集裝箱的風(fēng)險(xiǎn)。DNV-GL記分卡研究人員補(bǔ)充道,許多電池供應(yīng)商正致力于提高電池的消防安全標(biāo)準(zhǔn)和防止熱失控連鎖反應(yīng)。