2023中國國際新型儲能發(fā)展峰會院士觀點薈萃|深電協(xié)盤點
10月17日,以“洞悉能源變革新趨勢、構建儲能產業(yè)新生態(tài)”為主題的2023中國國際新型儲能發(fā)展峰會(INES2023)在深圳舉行,在此次論壇上,5位院士分別就當前儲能發(fā)展中面臨的各類痛點,分享了最新看法和相關的解決方案。
1
趙天壽院士:長時儲能技術存在較大缺口,是儲能技術的重要發(fā)展方向
中國科學院院士趙天壽院士在《長時儲能》的分享中指出,儲能將成為保障能源安全的核心技術之一。未來要實現(xiàn)碳中和,意味著風光用能占比將提升至60%,對應風光裝機50億千瓦,按照20%-50%配儲能測算,對應儲能裝機10-25億千瓦,將超過目前煤電裝機總量,行業(yè)年產值超萬億元。他同時指出構建新型電力系統(tǒng)需要不同時長的規(guī)?;⒏甙踩珒δ芗夹g,而長時儲能缺口最大。而電化學儲能技術中,液流電池儲能體系具有儲能時長靈活、適合長時儲能、易規(guī)?;o地域現(xiàn)狀等優(yōu)勢,是較理想的儲能技術,有望滿足新型電力系統(tǒng)對儲能的所有要求。趙天壽認為,推動液流電池產業(yè)化的關鍵,在于提升電池電流密度及電解液利用率,實現(xiàn)系統(tǒng)降本。而提升液流電池電流密度關鍵在于突破液流電池所涉及的界面特性、電荷轉移和界面溫度濃度等界面電化學反應問題和傳輸機理、尺度效應和結構特征等空間能質傳遞特性等電化學問題。他分享了他的研究思路,建議從熱物理與電化學學科交叉的研究視角出發(fā),研究跨尺度多子傳遞與電化學反應耦合機理;多場驅動多子傳遞與反應協(xié)同調控方法;熱-電化學耦合理論,從而探索出高性能低成本長壽命液流電池儲能系統(tǒng)。
成會明院士:寬溫域電池需求迫切,鋁負極具有較好的寬溫優(yōu)勢中國科學院院士成會明做《寬溫域鋁基儲能電池的研發(fā)進展》主題報告時,分享了國內外寬溫域電池的在電極材料和電解液方面的研究現(xiàn)狀,當前美、法、德、日等國家都已進行相關技術和產業(yè)布局,我國在電極材料方面處于領跑地位,其中鋁基復合負極可以支持零下70攝氏度,深圳先進院的寬溫鋰電已實現(xiàn)負70-80攝氏度寬溫。在電解液方面,我國復旦大學乙酸酯類溶劑實現(xiàn)負70攝氏度到55攝氏度、氟化電解液實現(xiàn)負30到70攝氏度,在國際上處于并跑狀態(tài)。
當前,鋁被應用于一次鋁-空氣電池、可充電鋁-氧氣電池、鋁離子電池、鋁-石墨雙離子電池、鋁-硫電池等。而鋁在鋰離子當中的應用最常用作正極集流體,在鋰離子負極活性材料以基礎研究為主,目前中科院深圳先進院率先開展中試研究。成會明所在的團隊通過對鋁負極的探索,提出了鋁負極/集流體一體化設計思路,驗證了鋁負極具有明顯寬溫域優(yōu)勢。但鋁負極面臨的關鍵挑戰(zhàn)在于鋁負極體積膨脹粉化,界面反應不均。在解決體積膨脹粉化上,目前的解決方案:一是從鋁基負極結構設計著手,采用多孔結構設計與表面碳包覆相結合,改善結構穩(wěn)定性。實驗表明:多孔鋁/碳復合負極較未改性鋁負極電池循環(huán)性能提升約5倍;其次,通過中空鋁/碳復合微球修飾設計,提高結構穩(wěn)定性;第三,通過一體化、柔性電極設計,減少界面阻抗,提高倍率性能。在界面調控方面:一是通過活性/非活性異質納米界面改性鋁負極,改善反應均勻性。
楊裕生院士:硫-鋰子電池安全性、比能量和循環(huán)性高,既可用于動力電池及規(guī)模儲能
中國工程院院士楊裕生在分享《新型儲能電池----硫-鋰離子電池》中,指出:與鋰硫電池和原有鋰離子電池相比,硫-鋰離子電池體系具有眾多優(yōu)勢
1.循環(huán)壽命優(yōu)于鋰硫電池,且無穿梭效應,電解液廉價;
2.消除鋰硫電池的鋰枝晶短路安全隱患;
3.電池比能量高于磷酸鐵鋰鋰離子電池,與三元電池相當;
4.有機硫化物電位低,不致像三元材料那樣會氧化電解液,電池安全性提高;電導率在109至104Scm1,遠高于單質硫10-30Scm1,有利于改善電池倍率性能;
5.不需稀缺的鎳鈷金屬,可謂“資源無限”;
6.以金屬鉀(鈉)替換鋰,就可做出鉀(鈉)離子電池。
他認為硫-鋰離子電池亦存在不足:一是有機硫化物的電位偏低,串聯(lián)的節(jié)數(shù)要加多;二是要多用鋰;但制備耗能少,可以抵消鋰價。在新能源領域“安全第一”逐漸深入人心的背景下,他預期硫-鋰子電池安全性、比能量和循環(huán)性高,既可用于動力電池及規(guī)模儲能,未來規(guī)模可與磷酸鐵鋰,三元材料相當。同時,他指出硫-鋰離子電池新體系SPAN的原始專利已到期,而硫-鋰離子電池未申請專利,他呼吁產學研資各界協(xié)同合作,共同推動我國新型電池大步向前進!中國工程院院士楊裕生在分享《新型儲能電池----硫-鋰離子電池》中,指出:與鋰硫電池和原有鋰離子電池相比,硫-鋰離子電池體系具有眾多優(yōu)勢
1.循環(huán)壽命優(yōu)于鋰硫電池,且無穿梭效應,電解液廉價;
2.消除鋰硫電池的鋰枝晶短路安全隱患;
3.電池比能量高于磷酸鐵鋰鋰離子電池,與三元電池相當;
4.有機硫化物電位低,不致像三元材料那樣會氧化電解液,電池安全性提高;電導率在109至104Scm1,遠高于單質硫10-30Scm1,有利于改善電池倍率性能;
5.不需稀缺的鎳鈷金屬,可謂“資源無限”;
6.以金屬鉀(鈉)替換鋰,就可做出鉀(鈉)離子電池。
他認為硫-鋰離子電池亦存在不足:一是有機硫化物的電位偏低,串聯(lián)的節(jié)數(shù)要加多;二是要多用鋰;但制備耗能少,可以抵消鋰價。在新能源領域“安全第一”逐漸深入人心的背景下,他預期硫-鋰子電池安全性、比能量和循環(huán)性高,既可用于動力電池及規(guī)模儲能,未來規(guī)模可與磷酸鐵鋰,三元材料相當。同時,他指出硫-鋰離子電池新體系SPAN的原始專利已到期,而硫-鋰離子電池未申請專利,他呼吁產學研資各界協(xié)同合作,共同推動我國新型電池大步向前進!
劉科院士:基于可再生能源的綠色甲醇技術氫能技術,是現(xiàn)實的碳中和路徑
澳大利亞國家工程院外籍院士/南方科科技大學創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學院院長及清潔能源研究院院長劉科在《碳中和背景下的儲能及長時儲能技術》中提到,儲能要從宏觀的視角、科學的態(tài)度來看,未來大規(guī)模的電池儲能方式必須和核電的成本競爭,GW級的儲能方式需要整個電力行業(yè)去思考。另外,除了短時儲能還要考慮長時儲能,液體是最佳的能源載體也是最佳的儲能載體?;诔杀?、安全等綜合考慮,他認為綠色甲醇是碳中和背景下的長時儲能技術,并提出了現(xiàn)實的碳中和路徑:基于可再生能源的綠色甲醇技術氫能技術。他指出,如使用生物質為碳源,產品甲醇中,綠色能源構成100%;如使用煤炭為碳源,產品甲醇中,綠色能源構成-75%;不穩(wěn)定的可再生能源用綠色甲醇存儲。他還進一步指出,綠色甲醇混合動力可解決電動車里程焦慮,過冬及快充站建設等痛點。此外,綠色甲醇是交通領域最低成本的解決方案。與汽柴油相比能夠,使用綠色甲醇作為燃料,能夠降低顆粒物、氮氧化物及CO2等排放。未來,甲醇基燃料可用于汽車、船舶、無人機。
孫金華院士:守住電化學儲能行業(yè)的安全底線,是實現(xiàn)雙碳目標的最基本保障
歐盟科學院院士孫金華在《電化學儲能行業(yè)火災形勢及安全技術挑戰(zhàn)》中指出,安全是電化學行業(yè)發(fā)展的痛點和瓶頸問題。2022年全球儲能電站,公開報道17起火災,每座儲能電站每年接近千分之二或三的概率。他建議從技術、標準、管理的角度多方系統(tǒng)提升電化學儲能的安全實踐,守住電化學儲能安全底線,保障行業(yè)健康發(fā)展。針對電池安全的技術方面,他給出了如下解決舉措。一是從電池材料、全電池系統(tǒng)安全設計及生產工藝提升電池的安全性,發(fā)展電化學性能良好的本質安全型儲能電池;二是大力發(fā)展鋰電池極早期故障診斷技術的產業(yè)化與工程應用,如超聲無損監(jiān)測技術、電池熱失控早期光纖原位監(jiān)測技術串、并聯(lián)電池組虛接及電池內部微短路故障診斷技術等;三是發(fā)展集熱管理、故障診斷、監(jiān)測預警和滅火協(xié)同的一體化技術;四是基于互聯(lián)網和云數(shù)據(jù)的儲能系統(tǒng)智能安全管理技術平臺,實現(xiàn)遠程監(jiān)控+智能預測+分級預警+高效處置>系統(tǒng)安全;五是,探索站房式儲能電站安全防控技術系統(tǒng)。

相關文章
- 協(xié)會參加省戰(zhàn)略性產業(yè)集群與優(yōu)質企業(yè)綜合調研座談會
- 通知丨“鋰電池存儲使用安全規(guī)范內容框 架及需求程度”論證會即將召開
- ?吉陽智能陽如坤:"三大流"連續(xù)性管理是電池大規(guī)模制造的核心
- 寧德時代麒麟電池與神行電池:助力新能源汽車邁向新高度
- 活動通知:本周日!電池企業(yè)337調查及法院訴訟應對會議
- 【論壇回顧】王朝陽院士:飛行汽車電池與電動汽車電池至少有3點不同
- 第十六屆動力鋰電池技術及產業(yè)發(fā)展國際論壇
- 《深圳市鋰電池工程技術人才職稱評價標準條件(征求意見稿)》
- 《鋰離子電池生產企業(yè)安全規(guī)范(征求意見稿)》
- 香港助力內地企業(yè)提升國際化水平專題座談會成功舉辦