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度電成本不到2毛?鋅鐵液流電池能否強勢出圈?

作者:中國儲能網(wǎng)新聞中心 來源:ESPlaza 發(fā)布時間:2023-02-20 瀏覽:次

中國儲能網(wǎng)訊:國家能源局稱,截至2022年底,全國已投運新型儲能項目裝機規(guī)模達8.7GW。從2022年新增裝機技術占比來看,液流電池儲能技術占比2.3%,占比增速明顯加快。

而其背后的原因之一就是技術突破和經(jīng)濟性提高。

成本和安全是新型長時儲能技術的兩大痛點,以低成本和高安全著稱的鋅鐵液流電池能否借此強勢出圈?

1、技術溯源

鋅鐵液流電池是依靠鋅酸鹽離子和鐵離子之間的電化學反應來實現(xiàn)電能的儲存和釋放的一項技術,最早由國外研究者提出,距今已有四十多年的發(fā)展歷史。

鋅鐵液流電池可以在很寬的pH范圍內工作,因此可以分為堿性、酸性以及中性鋅鐵液流電池。

堿性鋅鐵液流電池開路電壓較高,搭配多孔膜和多孔電極后可以在較高的電流密度下長期循環(huán);酸性鋅鐵液流電池充分利用了鐵離子在酸性介質中溶解度高、電化學性能穩(wěn)定的優(yōu)勢,但負極側受pH影響較大;中性鋅鐵液流電池由于其無毒無害、環(huán)境溫和逐漸受到關注,與多孔膜結合可有效降低電池成本。

目前堿性鋅鐵液流電池是市場上鋅鐵液流電池的主要發(fā)展方向。而國內對鋅鐵液流電池的研發(fā)主要來自中科院大連化學物理研究所。

中科院大連化物所于2009年開始,逐步開展了高能量密度、低成本鋅基液流電池技術、鋅碘液流電池技術、鋅鐵液流電池技術、鋅溴蓄電池等一系列基于鋅作為負極的液流電池技術。

2017年,該團隊開發(fā)出新一代高能量密度低成本中性液流鋅鐵液流電池體系。據(jù)稱該電池在40mA/cm2工作電流密度條件下,能量效率超過86%,連續(xù)運行超過100次循環(huán)性能無明顯衰減。該體系活性物質濃度可達2M,其體積能量密度可達56Wh/L。

更重要的是,與其他液流電池體系相比,該體系具有更低的成本(<400RMB/kWh),表現(xiàn)出很好的應用前景。

一年后,該團隊又在此基礎上研制出堿性鋅鐵液流電池,其堿性鋅鐵液流電池儲能技術具有成本低、安全性高、開路電壓高和環(huán)境友好等特點,并且在一定程度上解決了傳統(tǒng)的鋅基液流電池鋅負極面容量受限的問題。

隨著技術的迭代,鋅鐵液流電池的優(yōu)勢越來越明顯。

相比其他液流電池,鋅鐵液流電池具有成本低、能量密度高、安全性好、環(huán)境友好等優(yōu)點,在大規(guī)模長時儲能領域具有較好的應用前景;不過,無論哪種鋅鐵液流電池,負極側都存在鋅枝晶和面容量有限的缺點,成為鋅鐵液流電池產(chǎn)業(yè)化必須考慮的問題。

2、低成本的誘惑

在鋅鐵液流電池的產(chǎn)業(yè)化道路上,緯景儲能似乎走得又快又穩(wěn)。

2013年,劉雷(緯景儲能首席智造官)和創(chuàng)始團隊已經(jīng)開始在全球范圍內尋找新能源儲能的解決方案,排除了在國內更為人熟知的全釩和鐵鉻路線,劉雷和團隊最終選定鋅鐵液流電池。在他們看來,鋅鐵原料供給大、價格低,更具競爭力。

2018年,緯景儲能科技有限公司成立,其核心技術來自美國ViZn公司的鋅鐵液流電網(wǎng)級儲能技術,該儲能技術有顯著的安全和環(huán)保優(yōu)勢,同時對用戶來說經(jīng)濟效益好,是一款安全、高性價比的儲能產(chǎn)品,已有40余年的技術積累和儲備。

以此技術為基礎,緯景儲能聯(lián)合中國電建集團江西省電力建設有限公司,于2019年6月共同開發(fā)建設余干祥暉20MW扶貧光伏發(fā)電項目配套的200kW/600kWh鋅鐵液流儲能系統(tǒng)示范項目,該項目在2021年10月成功并網(wǎng)。

該項目采用的正是緯景儲能希音系列儲能產(chǎn)品,具有極安全環(huán)保、服務壽命長達20年、工作環(huán)境溫度范圍廣(-10℃~+45℃)、儲能時間長(>8小時)、度電成本低等特點,并且應用范圍廣泛,適合多種長時新型儲能需求。

據(jù)緯景儲能披露,其創(chuàng)始團隊率先突破電化學還原反應的關鍵問題(抑制鋅枝晶)并取得專利,進一步降低鋅鐵液流電池技術成本。相比于鋰電池約5~6毛錢和全釩液流電池約3~4毛錢的度電成本(充放一度電的單位成本),緯景能把鋅鐵液流電池的度電成本壓縮在2毛以內。

產(chǎn)能方面,緯景儲能也在積極布局。除了鹽城、珠海,緯景儲能已在廣東、山東、湖北、浙江等地規(guī)劃多個鋅鐵液流電池“超G工廠”。

2022年7月初,緯景儲能與湖北宜昌猇亭區(qū)政府簽署合作協(xié)議,確定總投資130億元的鋅鐵液流新型儲能電池項目,將打造年產(chǎn)能3GW的“緯景儲能超G工廠”;

半個月后,緯景儲能又在江蘇鹽城大豐區(qū)舉行了緯景鋅鐵液流新型儲能電池項目簽約活動,項目計劃5年內總投資100億元,主要建設5GW的超級工廠、研發(fā)基地和電解液中心;

7月底,緯景儲能位于珠海的智能制造基地(超G工廠)在“5.0產(chǎn)業(yè)新空間集中開工儀式”上奠基動工,同時,緯景儲能首席智造官劉雷在接受采訪時表示,將投資17億元,在富山工業(yè)城建設年產(chǎn)1.5GW鋅鐵液流電池項目。

2023年1月16日,緯景儲能宣布,其“液流電池電堆智能產(chǎn)線”在江蘇鹽城的智能制造工廠正式啟用。

據(jù)該公司介紹,此次正式投運的鋅鐵液流電池電堆智能產(chǎn)線,采用了先進工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),精密工業(yè)機器人等多種領先的智慧工廠技術,不僅可執(zhí)行繁重和高一致性的液流電池制造、智慧物流和倉儲任務,把生產(chǎn)效率提升500%以上,更形成了儲能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代先進制造新模式,開創(chuàng)性地實現(xiàn)液流電池電堆生產(chǎn)的全鏈路數(shù)智化,標志緯景儲能開啟了百兆瓦數(shù)量級以上的量產(chǎn)能力。

除了緯景儲能,國內市場中也有其他企業(yè)和團隊在攻略鋅鐵液流電池技術,如重慶信合啟越同長沙理工大學研發(fā)團隊進行了鋅鐵液流電池的產(chǎn)業(yè)化工作,并設計出了相應樣機,推進了相關器件的國產(chǎn)化;大連化物所與金尚新能源合作進行自主研發(fā)10 KW級堿性鋅鐵液流電池儲能示范系統(tǒng),并于2020年在金尚新能源區(qū)內投入運行。

綜合看來,鋅鐵液流儲能電池是一個很新穎的技術,玩家仍屈指可數(shù)。雖然鋅鐵液流電池具有較高的能量效率,較長的循環(huán)壽命以及較低的材料成本,商業(yè)化前景廣闊,但這仍然僅停留在紙面上,要在多種技術林立的儲能市場強勢出圈,以緯景儲能為代表的相關企業(yè)還有較長一段路要走。

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關鍵字:液流電池

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