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預計未來三到七年內,其他新型電池技術難以取代鋰離子電池

文章出處:世邁騰網 人氣:- 發表時間:2020-12-29 11:10:00【

測試、評分和驗證都是項目開發商和投資商喜歡的術語和條款。畢竟,采用這些措施可以降低投資風險,增加了對新技術的信任,無論是哪個行業。考慮到這一點, 全球質量保障和風險管理谘詢機構挪威DNV GL公司日前發布了第三代電池性能記分卡。

在DNV GL公司今年的評測中,有22家電池廠商為DNV GL電池記分卡提供了進行測試的電池產品。該公司表示,即使沒有一家電池廠商願意公開其名稱,DNV GL公司仍將繼續與其技術合作夥伴開展合作以提高透明度,而這仍然是一個持續的過程。

行業分析師表示,縱觀近年來的技術和市場發展趨勢,磷酸鐵鋰電池(LFP)再次受到用戶歡迎,其中包括用於固定儲能係統的電池。這種電池曾在2012~2015年占據市場主導地位,但在2016年之後被鎳錳鈷(NMC)三元鋰電池和鎳鈷鋁(NCA)三元鋰電池所取代。然而,目前寧德時代和比亞迪公司等中國電池製造商看到這種電池發展潛力和趨勢來推動磷酸鐵鋰電池(LFP)技術的開發和生產。

DNV GL公司發布的第三個年度電池記分卡測試了22種具有不同化學性質電池的充放電性和溫度依賴性行為,並確定了重要的產品趨勢。

電池容量越來越大

另一個明顯的趨勢是儲能係統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省原材料成本。

預計在電極材料的選擇、電池結構和係統架構方麵將有進一步的創新,而在未來幾年中,電池技術的重大創新不會出現。DNV GL公司認為鋰離子電池在儲能領域仍然保持其首選的地位。該公司表示,預計未來三到七年內,其他電池技術不會取代鋰離子電池,因為鋰離子電池將在交通運輸、消費電子和儲能應用領域的應用的規模經濟中受益。

根據的DNV GL公司的研究,目前鋰離子電池的成本約為100美元/kWh,該公司的分析師預測,未來十年電池儲能係統的價格將會大幅下降。

部署更多太陽能+儲能項目

分析師觀察到的另一趨勢是越來越多的儲能係統與太陽能電設施或風力發電設施共址部署。因此,儲能項目開發商和用戶要求其電池儲能係統的電池工作壽命為20~25年,以匹配太陽能電池發電設施的工作壽命。而部署電網規模電池儲能係統的開發商已經對這一需求做出了回應,在電池儲能係統的部署合同中包含了全麵的大修、增強、操作和維護服務。

DNV GL公司表示,電池的使用方式也將發生變化。在儲能係統的早期應用中,商業服務項目主要是用戶側儲能係統。而如今,越來越多的電池儲能係統需要將太陽能發電量從白天轉移到夜間的電力需求峰值期間。這對電池技術提出了不同的要求,其中包括充放電穩定性以及電池在不同充電狀態下的退化情況。

DNV GL公司測試了記分卡的22種產品的充放電穩定性,並確定了導致容量損失1%所需的充放電次數。在今年的記分卡中,導致容量損失1%所需的充放電次數平均為381次,而這些不同的電池在這一方麵有很大差異: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,而表現最好的鈦酸鹽電池為1,067次。

充放電之後的容量統計

根據研究機構所做的測試得出結論,平均來說,電池在進行1800次充放電之後,其容量將下降到銘牌容量的90%。記分卡強調需要將這種退化理解為溫度的函數。如果所有的充放電都是在10℃溫度下進行的,那麼電池容量平均在1000次充放電之後就會下降到85%左右。DNV GL公司的測試團隊在所有電池產品中都觀察到了這種溫度敏感性。鈦酸鹽電池在這方麵表現最好,在8609次充放電之後仍保持銘牌容量的90%。還有兩種NMC三元鋰離子電池產品的性能緊隨其後,分別在進行6410次和4500次充電電之後失去10%的容量。

以充電狀態(SOC)而言,記分卡發現了一個50%~80%的SOC窗口,NMC三元鋰離子電池在這個窗口更容易發生降解。而磷酸鐵鋰電池(LFP)往往在30%~40%的SOC窗口期容易發生降解。DNV GL公司表示,評估電池項目中的主要退化向量是SOC、充電速率、溫度,這一點至關重要。後兩者通常是電池退化的主要原因。記分卡研究人員說,根據電池特性,取決於SOC的工作範圍可能是一個次要考慮因素。

充電速率是更重要的因素,較低的充電速率通常有利於電池的運行。在DNV GL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良好,但在高充電速率下具有溫度升高的缺點。

記分卡研究人員還指出了安全方麵的發展。諸如UL9540A協議之類的標準要求改進測試,並已經向安全透明性邁出一步。但是DNV GL公司表示,新標準分類和不合格標準的缺失令人困惑。集裝箱化儲能解決方案正在不斷發展,這意味著可以從外部完全訪問電池儲能係統,避免操作和維護人員進入集裝箱的風險。DNV-GL記分卡研究人員補充道,許多電池供應商正致力於提高電池的消防安全標準和防止熱失控連鎖反應。

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