鋰離子電池是中國乃至全球最大的電化學(xué)儲能技術(shù)，目前廣泛應(yīng)用于輔助服務(wù)、大規(guī)模可再生能源、分布式發(fā)電及微網(wǎng)、電力輸配、電動汽車儲能應(yīng)用等各種儲能領(lǐng)域。據(jù)數(shù)據(jù)，截止2015年底，全球累計運行儲能項目327個，裝機規(guī)模946.8MW。其中鋰離子電池裝機規(guī)模356.7MW，占全球總規(guī)模的38%。自2010年起，全球儲能項目累計裝機規(guī)模的增長速度趨于平穩(wěn)，年復(fù)合增長率(2010-2015)為18%;累計數(shù)量增長相對較快，年復(fù)合增長率(2010-2015)達40%。目前，鋰電池在建、規(guī)劃裝機規(guī)模2.2GW，占全球總規(guī)模的83%，未來2-3年內(nèi)，相較于其他技術(shù)，鋰離子電池將會迎來爆發(fā)式增長。

全球儲能運行項目裝機規(guī)模占比

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鋰電池儲能系統(tǒng)規(guī)模較大國家儲能系統(tǒng)應(yīng)用

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據(jù)數(shù)據(jù)，預(yù)計到2020年，我國儲能技術(shù)在大規(guī)模集中式可再生能源、分布式發(fā)電及微電網(wǎng)以及調(diào)頻輔助服務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用，常規(guī)情景下，總裝機規(guī)模將達到14.5GW。復(fù)合增長率將達到117.79%。據(jù)關(guān)于先進儲能技術(shù)的要求，2022-2023年之前為鋰離子儲能電池技術(shù)的集中攻關(guān)時期，之后有望實現(xiàn)試驗示范。因此預(yù)計2020年之前儲能市場增長速度將逐年提高。

我國電化學(xué)儲能項目累計裝機規(guī)模

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我國電化學(xué)儲能總裝機規(guī)模

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拓展閱讀：楊裕生院士：儲能電池技術(shù)主要進展

由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會等單位聯(lián)合主辦的第七屆中國國際儲能大會在蘇州盛大召開。

本次大會以“加快儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型”為宗旨，匯集1000名以上行業(yè)精英，共同探討儲能產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢，中國工程院院士楊裕生先生發(fā)表題為《我國儲能電池技術(shù)的主要進展》的主題發(fā)言。

楊裕生：各位同志上午好，我今天想講一下《我國儲能電池技術(shù)的主要進展》，因為儲能電池可以包括動力電池，但是我今天不想談動力電池的問題。

儲能電池我講四個問題，剛才李教授談了總的能源的發(fā)展，就像未來的能源就是綠色低碳化，要用可再生能源發(fā)電，可再生能源主要是太陽能和風(fēng)能，其他的能量也可以加以利用，但是規(guī)模要小的多。風(fēng)能、太陽能發(fā)電受到季節(jié)、晝夜、天氣等因素的影響，它有幾不穩(wěn)，功率不穩(wěn)，造成了電能的質(zhì)量下降，增加了調(diào)峰的負擔，現(xiàn)在棄風(fēng)棄光很嚴重，所以要用儲能來緩解風(fēng)能、太陽能發(fā)電的上述問題。大規(guī)模儲能應(yīng)該具有的性能，最主要是高安全性。當然長壽命、低價格、高能效也很重要，特別是高能效，一度電經(jīng)過儲能裝置之后，還能夠回出來幾度電，另外容易維護、比能量、比功率、高低溫性能、環(huán)境友好這些也很重要，但是我覺得還是屬于第二個層次的問題。

現(xiàn)在的物理法主要是抽水蓄能，它的效率大概可以是4度電進去，3度電出來，其他的一些物理儲能的方法能量效率還比較低，需要很好的發(fā)展提高。

化學(xué)方法主要是蓄電池，最近也有轉(zhuǎn)為氫氣的這種做法，能量轉(zhuǎn)換效率大概可以到60%。儲能電池的轉(zhuǎn)換率比較高，但是缺點也不少。

第一個是鉛酸電池依靠技術(shù)進步增強活力，中國工程院能源與礦業(yè)學(xué)部與中國電池工業(yè)協(xié)會從2010年起共同主辦了四屆鉛酸電池新技術(shù)研討會，每兩年一次。圍繞延壽、摘帽、加力三大人物一交流新技術(shù)，延壽就是延長電池壽命，摘帽子就是把鉛酸電池行業(yè)的污染帽子要摘掉，加力就是提高鉛酸電池的性能。

這幾年在下面幾個方面有特殊的一些進展，一個是交流了負極添加活性炭作為鉛炭電池，這幾年進展很大，這個問題解決了負極硫酸鹽化的問題，第二是交流了鉛、稀土合金和鉛、石墨硒合金，解決了正極板腐蝕和活性物質(zhì)軟化的問題。第三個是生產(chǎn)自動化、精密化、清潔的技術(shù)，在這方面水平有很明顯的提高。第四個是濕法再生，解決了煙塵污染問題，提高了回收率。

鉛炭電池現(xiàn)在已經(jīng)引起了政府部門的重視，工信部在2014年列入強基工程，支持雙登和南都兩家，每家都有兩千萬左右，推動了鉛炭電池的發(fā)展。

目前鉛炭電池的儲能已經(jīng)開始商業(yè)運行，我們提出來一個經(jīng)濟指標的計算公式，YCC指標大于1的話，儲能就有利可圖。

電池不同的運行參數(shù)，主要是充的深度，會產(chǎn)生不同的經(jīng)濟效益，所以要搞清楚電池充放的深度，與循環(huán)壽命和轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系，這是優(yōu)化需電站經(jīng)濟效益的技術(shù)關(guān)鍵，有很大的潛力，所以這個問題我覺得是應(yīng)該很好的去研究解決，也就是說要很好的控制充放電深度。

現(xiàn)在能夠核算到鉛炭電池在1.45，也就是儲能毛利率可以到45%。

這是去年做的幾個大的電站，最大的到100兆瓦時。

改變電力部門的觀念，電力部門都認為電池蓄電不能做大規(guī)模解決問題，這個觀念要開始改變了，也就是說電池是有可能大規(guī)模蓄電的。

關(guān)于濕法回收廢鉛電池的新技術(shù)，他們?nèi)×艘粋€“原子經(jīng)濟法”的名字，也就是說把所有材料從原子的角度把它充分利用，是北京化工大學(xué)和超威集團合作的，這也是從2010年開始推動的技術(shù)。這個技術(shù)可以和傳統(tǒng)的過程進行對比，傳統(tǒng)的過程是鉛膏、脫硫，做成氧化鉛再做成粗鉛，再電解精鉛。電池廠買了精鉛之后，把這個精鉛做成鉛球再做成氧化鉛，最后去做鉛膏。這樣一個傳統(tǒng)的過程非常長，而原子經(jīng)濟法它是從廢鉛膏一步就做成氧化鉛，所以這個新工藝有很大的優(yōu)點，第一個優(yōu)點就是沒有高耗能的高溫冶煉，電解和球磨，節(jié)能22%，第二避免產(chǎn)生PM2.5鉛粉塵、鉛渣和有毒氟化物，第三鉛回收率從95%到77%提高到大于99.8%，第四，電池企業(yè)可以從自身的廢電池再生，直接取得原料。

第二個問題，介紹一下液流電池體系繁多，競爭是好事。大家都知道液流電池現(xiàn)在做的更多的是全釩液流電池，因為都是釩所以就沒有什么污染的問題，它的安全性高，壽命長，大連融科2012年演示了5兆瓦到10兆瓦時的項目，去年開始建設(shè)200兆瓦和800兆瓦時的新項目，總的投資是35億。相當于每個千瓦時的電投資4500塊。但是正是因為它的建筑費用高，能效比較低，號稱是75%，其實它自己還要消耗一部分電，它的維護比較煩，另外釩有毒，放電倍率比較低。如果壽命是一萬次，效率70%，它的毛利率大概是15%。

蘇州常熟有一個久潤公司，他們研發(fā)的鉻混鐵的體系，鉻混鐵是美國NASA最早提出來的一個液流電池的概念，也就是正級是3價2價鐵，負極是3價2價鉻，中間有個離子交換膜，這個體系當中就有一個鉻和鐵的互相干擾污染的問題。但是現(xiàn)在他們做的是允許正負極離子互串，也就是說它在鐵的溶液里面加了鉻，在鉻的溶液里面也加了鐵，鐵的溶液里面的鉻始終處于3價鉻的狀態(tài)，鉻里面的鐵始終處于2價的狀態(tài)，這樣也像全釩液流電池一樣，就讓它離子串來串去，都不影響系統(tǒng)的操作。這是他們已經(jīng)做的30千瓦的電堆，和60千瓦的系統(tǒng)。這是電池的工作性能。

我在這里把鉻鐵電池盒全釩電池做一個比較，主要的比較就是鉻鐵電池的性能，全面的優(yōu)于全釩電池，這個概念我希望能夠很好的引起注意，因為全釩電池現(xiàn)在非常熱，而鉻鐵電池還沒有引起足夠的重視。主要的問題是鉻鐵電池它只需要用陽離子交換末，這個比較便宜，在電堆里大概只占10%的成本，而全釩電池因為它里面的磺酸膜很貴，大概占到電堆成本的一半左右。其他的像系統(tǒng)的能量準換效率這些問題，都可以看到鉻鐵電池要比全釩電池優(yōu)越。

鋅鎳單液流電池，這個電池不需要隔膜，它只有一個電解液，它不含有毒的物質(zhì)，另外結(jié)構(gòu)也簡單，它把現(xiàn)在的液流電池的內(nèi)串可以改成外串，也就是改成普通的電池一樣的，整個結(jié)構(gòu)流簡化了，因此沒有旁路電流損耗，在現(xiàn)在的液流電池里面，有內(nèi)串就有旁路電流損耗。

在張家港的智電芳華研究所公司就開發(fā)了300Ah的單體，做了降價和延壽的工作。現(xiàn)在美國城市大學(xué)也跟隨開發(fā)，進行了工程化的計劃。中科院大連化物所還有日本也開始研究這種電池，這種電池可以說有一定的特色。現(xiàn)在已經(jīng)建成了年產(chǎn)1兆瓦時的示范生產(chǎn)線。所以液流電池已經(jīng)開始競爭的狀態(tài)。

第三個問題，電動車推動了鋰離子電池的梯次利用，這個梯次利用是應(yīng)該進行的，主要因為它的量很大，我們電動汽車的發(fā)展很快。再有一個就是資源，我們國家稀缺鈷、鎳、銅，要重新例如。再有成本，鋰離子電池的價格下降很快，但是最終還是有個限度。電動汽車補貼退坡后，鋰離子電池降價壓力更大，所以要通過梯次利用，愛惜資源，合理分擔成本。舊的鋰離子電池它的電池組情況復(fù)雜，不宜并聯(lián)用于規(guī)模儲能，所以把車子里面的電池并聯(lián)起來作為規(guī)模儲能這是不安全的，舊電池的壽命也不確定，所以難以估計它的經(jīng)濟效益。

我這個觀點大家當然也可以討論。

第二個問題我想講鋰離子電池已經(jīng)開始梯次利用了，利用的方式主要是由大化小，把這個車子里面的模塊拿出來，把電池包里面健康的電池模塊降級利用，將殘廢的電池模塊廢棄，整個模塊浪費就比較大了。

再一個是拆解利用，把已經(jīng)壞掉的電池剔除，其余的電池再分級利用，比如充電寶，或者再組裝成電動自行車電源，存在的問題主要是梯次利用率和工作效率要提高，也就是說要充分把這個電池利用起來，不要造成大的浪費。另外就是工作效率，因為這個要拆解工作量很大。

所以從生產(chǎn)的時候就要考慮為梯次利用提供方便，設(shè)計生產(chǎn)如果搞的很復(fù)雜或者很不規(guī)范，就給梯次利用提供了很多麻煩，所以電池廠或者成組廠或者汽車廠，要平等共商解決方案。這里強調(diào)平等，因為現(xiàn)在汽車廠太強勢，什么都要聽他們的，這樣就讓后面成組廠和電池廠的積極性不能充分發(fā)揮。

18650和26650等電池在焊接和拆解的時候容易損傷電池，另外這樣一類電池的梯次利用的時候，工作量很繁重，所以下面要介紹一個技術(shù)就是圓柱型鋰離子電池全免焊接組合技術(shù)，就是在做組合的時候就不焊接，第二解決焊接的時候損傷電池，同時也解決可靠的串并聯(lián)的問題，這個是杭州波譜萊科技公司做的，這個技術(shù)的優(yōu)點是全免焊接，絕對沒有電芯焊穿短路的風(fēng)險。第二全機械加工模式，批量生產(chǎn)成本低廉，第三，沒有焊接設(shè)備，生產(chǎn)容易掌控，費用低廉，第四電芯的外觀沒有損傷，第五是電芯梯次使用，可以有效降低電池包的成本，他們申請了專利，現(xiàn)在有多家正試用他們的產(chǎn)品，進行了各種方式的合作，但是他們這個技術(shù)不買斷。

最后一個問題想介紹一下安全的水體系新型電池正在大力發(fā)展，有機體系的鋰、鈉電池比能量高，但是要繼續(xù)研究。但是在大規(guī)模應(yīng)用當中，安全問題還是令人擔憂的。水體系電池的安全性高，雖然它的比能量低一點，現(xiàn)在創(chuàng)新的動向是發(fā)展高安全性的水體系電池。我這里舉了一些例子，復(fù)旦大學(xué)化學(xué)學(xué)院做的尖晶石錳酸鋰混合電容器，清華大學(xué)深圳研究生院做了二氧化錳新離子電池，因為水體系里面。

水體系鈉離子電池能量很豐富，但是容量比較低。

我們提出來一個規(guī)模儲能水體系電池的新目標，這個目標就是安全性要高于現(xiàn)有的里電子電池，而其他性能和鋰離子電池相當，比能量要大于鉛酸電池，而價格相當，又不含有害物質(zhì)，第三是使用方便性要優(yōu)于液流電池，而全壽命期總的儲能量和液流電池相當。我提出來這樣一個目標請我們的團隊進行研究，經(jīng)過幾年的努力，現(xiàn)在電池向比能量100瓦時每公斤前進。

現(xiàn)在做出來一個鋅、鋰、錳電池，由張家港智電芳蓄電研究所開發(fā)，正極是做的鋰錳氧的材料，它里面鋰和錳的數(shù)據(jù)都不一樣。以Li鋰2錳氧3為例，放電比容量可以達到600mAh/g，這個Li2MnO3在過去的鋰離子電池里面，認為是一個惰性的材料，也就是說沒有氧化還原的性能的，現(xiàn)在經(jīng)過研究之后，在一定的條件之下它是有很高的比容量。而且在比較大的電流密度之下循環(huán)1200次，沒有見到明顯的衰減，并且表現(xiàn)出良好的倍率性能，計算的比能量，也就是正極和負極的計算比能量可以到每公斤458瓦時，如果有電池里面不同的充電量，就可以達到不同的電池比能量。如果是中間填充21.9%，電池就可以做到100瓦每公斤。這種新電池安全性高環(huán)境友好、比能量高、成本低，使用方便，具有鋰離子電池、鉛酸電池、液流電池的突出特點，而沒有它們的缺點，專利實施許可已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給兩大家公司，正在合力攻克鋅枝晶的問題。希望更多的廠家來共同研發(fā)，估計三到四年之后可以用在規(guī)模儲能。

規(guī)模儲能站的按照性非常重要，因為電池堆積如山。

最后，動力電池以空前速度在發(fā)展，我們國家和國外都在大力的研究，而且我們國家的研究勢頭比國外還要強勁，但是對儲能電池的支持比較少，這一點我們希望政府能夠很好的重視。第二是安全性第一，要確保燃燒爆炸事故幾率極低。第三，所有電池都用化學(xué)品，都可能產(chǎn)生污染問題，鋰離子電池也有它的污染問題，包括生物的提取，六氟磷酸鋰的生產(chǎn)，包括有機溶劑，這些都要引起重視，搞的不好就會污染環(huán)境。

第四，所有電池的污染和安全兩類隱患，都要通過管理和技術(shù)進步消除，而非禁用了事。現(xiàn)在電動車的標準正在制訂，有一種觀點認為要禁止使用鉛酸電池，鉛酸電池進步很快，全世界都在用，我曾經(jīng)在一個報告里面講到，如果我們現(xiàn)在都不用鉛酸電池，整個地球就癱瘓了，因為衣食住行各個方面都離不開鉛酸電池。

政府要抓鋰離子電池或鉛電池的行業(yè)當中的污染治理，這個是政府義不容辭的責(zé)任，在過去的鉛酸電池曾經(jīng)是放任了相當長的時間，最近幾年政府部門有改進，但是還需要繼續(xù)改進，鋰離子電池的問題現(xiàn)在更需要重視。

廢鋰離子電池的對重處置問題迫于眉睫，這個工作現(xiàn)在有進展，湖南已經(jīng)有一個廠處理廢電池，利潤還可以，做酸鹽的鋰離子廢電池處理可能比較好一點，磷酸鐵鋰差一點。