6月29日,國(guó)家能源局發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求(2022年版)(征求意見(jiàn)稿)》(下簡(jiǎn)稱(chēng)《征求意見(jiàn)稿》),提出中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池,不宜選用梯次利用動(dòng)力電池。《征求意見(jiàn)稿》對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能電站的場(chǎng)址、電池設(shè)備間、運(yùn)維等多方面做出詳細(xì)要求,可見(jiàn)電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全問(wèn)題越來(lái)越受重視。
6月3日,法國(guó)某光伏儲(chǔ)能電站的一個(gè)裝有鋰電池的儲(chǔ)能集裝箱發(fā)生火災(zāi),據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),這是2022年第14次儲(chǔ)能火災(zāi);4月18日,美國(guó)亞歷桑那州鹽河變電站內(nèi)鋰離子儲(chǔ)能設(shè)施發(fā)生火災(zāi),悶燒和冒煙長(zhǎng)達(dá)5天;1月12日,韓國(guó)sk能源公司電池儲(chǔ)能大樓發(fā)生火災(zāi);2021年7月30日,位于澳大利亞的特斯拉旗下最大儲(chǔ)能電站發(fā)生火災(zāi),大火燃燒4天才被撲滅。
過(guò)去十年,儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展在技術(shù)、應(yīng)用、商業(yè)模式等方面都取得了很大進(jìn)展,但產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展帶來(lái)的安全問(wèn)題,一次次引起全社會(huì)的焦慮。儲(chǔ)能安全是系統(tǒng)性問(wèn)題,事故誘因眾多,如電池管理系統(tǒng)、電纜線(xiàn)束、預(yù)警監(jiān)控消防系統(tǒng)、運(yùn)行環(huán)境等因素,但行業(yè)專(zhuān)家認(rèn)為,引發(fā)儲(chǔ)能安全事故的首要原因還是電池自身。
數(shù)據(jù)顯示,在電化學(xué)儲(chǔ)能的技術(shù)路線(xiàn)中,鋰離子電池是電化學(xué)儲(chǔ)能主要技術(shù)形式,2020年鋰離子電池的市場(chǎng)占比達(dá)92%,鈉硫電池和鉛蓄電池占比分別為3.6%和3.5%,液流電池為0.7%。
隨著電池電極材料研究的快速發(fā)展,目前已拓展到了三元系、鈦酸鋰等多種電池體系并存,鋰離子電池負(fù)極材料主要以碳材料、鈦酸鋰為主。三元鋰電池的負(fù)極為碳材料,由于碳電極與金屬鋰的電位接近,當(dāng)電池過(guò)充電時(shí)會(huì)在碳電極表面析出金屬鋰形成鋰枝晶,鋰枝晶會(huì)刺穿電池隔膜引起短路。
DSC等測(cè)試數(shù)據(jù)表明,三元鋰材料在200℃左右開(kāi)始發(fā)生分解,釋放大量熱同時(shí)生成氧分子,引發(fā)電解液被氧化等連鎖反應(yīng)導(dǎo)致電池劇烈燃燒,甚至爆炸。早在2016年,三元鋰電池曾一度被禁止列入新能源客車(chē)推廣應(yīng)用推薦目錄。正由于三元鋰電池用于電動(dòng)客車(chē)存在較大的風(fēng)險(xiǎn),目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)沒(méi)有三元鋰電池應(yīng)用于新能源客車(chē)領(lǐng)域。
2022年3月21日,《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》正式印發(fā),標(biāo)志著新型儲(chǔ)能正式從商業(yè)化初期向規(guī)?;l(fā)展轉(zhuǎn)變,方案再次提到,要立足安全,規(guī)范管理。如今,三元鋰電池被禁用于中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站,背后是全方位審視電池儲(chǔ)能技術(shù)的安全,保障儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)行的全過(guò)程安全。
中國(guó)工程院院士陳清泉曾針對(duì)儲(chǔ)能安全事故問(wèn)題表示:“儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展始終要把電池的安全性放在第一位,經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐證明,格力鈦電池是目前鋰電池領(lǐng)域安全性能最好的電池之一。”由于鈦酸鋰負(fù)極材料嵌鋰電位高,在充電的過(guò)程中避免金屬鋰的生成和析出,且不與電解液反應(yīng),不形成固—液界面鈍化膜,避免了很多副反應(yīng)的發(fā)生,從而大大提高其安全性,一度被業(yè)界稱(chēng)為鋰離子電池里的一朵“奇葩”。
2021年,在中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的“高安全大倍率儲(chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用”科技成果鑒定會(huì)上,鑒定委員認(rèn)為,格力鈦的鈦酸理技術(shù),對(duì)推進(jìn)電儲(chǔ)能規(guī)?;踩煽浚昏b定為達(dá)到“國(guó)際領(lǐng)先”水平。中國(guó)科學(xué)院院士、項(xiàng)目評(píng)估委員會(huì)主任歐陽(yáng)明高表示,“一個(gè)是高安全,一個(gè)是大倍率,該項(xiàng)目做了很多創(chuàng)新,作為科技成果我很贊成。”
鈦酸理的高安全性能,讓它在儲(chǔ)能方面有著長(zhǎng)足的發(fā)展,先后應(yīng)用于我國(guó)最大的風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程、中科院智慧儲(chǔ)能系統(tǒng)平臺(tái)、粵港澳大灣區(qū)熱電廠(chǎng)能源項(xiàng)目、全球首個(gè)光伏儲(chǔ)能實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、世界第一大風(fēng)力發(fā)電運(yùn)營(yíng)商風(fēng)能儲(chǔ)輸項(xiàng)目等等,經(jīng)統(tǒng)計(jì),搭載格力鈦電池的儲(chǔ)能項(xiàng)目未發(fā)生過(guò)電池安全事故。
《儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書(shū)2022》顯示,2021年全球電力儲(chǔ)能裝機(jī)達(dá)到209.4GW。儲(chǔ)能是許多國(guó)家推進(jìn)碳中和目標(biāo)進(jìn)程的關(guān)鍵技術(shù)之一,我國(guó)明確2030年30GW儲(chǔ)能裝機(jī)目標(biāo)。在堅(jiān)守安全底線(xiàn)前提下,從科學(xué)研究到技術(shù)路線(xiàn)選擇,再到商業(yè)化規(guī)模化,各大儲(chǔ)能企業(yè)應(yīng)為降低危險(xiǎn)系數(shù)做出努力。
陳清泉院士認(rèn)為,格力鈦電池除了具備好的安全性能外,還具備大倍率、快充放、耐寬溫、長(zhǎng)壽命等特性,在電網(wǎng)調(diào)頻、備電擴(kuò)容等特定應(yīng)用場(chǎng)景,鈦酸鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)具有更廣闊的市場(chǎng)前景和應(yīng)用價(jià)值,應(yīng)充分發(fā)揮它的最大優(yōu)勢(shì)。
原標(biāo)題:儲(chǔ)能電池升級(jí)換代 鈦酸鋰或?qū)⒊蔀榘踩髁骷夹g(shù)