侯肖瑞--绿色安全型水系金属离子电池储能技术（贲安能源）9.8上午

绿色安全型水系金属离子电池储能技术侯肖瑞2022082背景PartA3主要发达国家氢能战略资料来源:公开资料，国家电投储热在清洁供热、火电灵活性改造和深度调峰、综合智慧能源等领域的推广应用，将大幅提升能源利用效率。2030年美国电池储能装机规模预计将达77. 6GW。日本：明确向“氢能社会”推进国家能源战略美国：能源部氢能与燃料电池办公室，氢能计划德国：开展Power-to-Gas（P2G）示范项目英国： H2Mobility Roadmap路线路欧盟： 燃料电池与氢能联合项目全球储能市场规模的年复合增长率（2020-2030）将超过44.8%。4 * 国际电力储能协会 Electricity Storage Association (ESA)公开资料，国家发展改革委、教育部等5数据来源：光大研究院， 麦肯锡《电力行业减排路径》2021E2022E2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E单位：GWhCAGR 28%1401912633304055126708271,0191,250发电侧_国内电网侧_调频用电侧_家庭发电侧_海外电网侧_调峰用电侧_工商业其它：基站、IDC、UPS等6Ø 电池的安全隐患是目前制约储能电池技术规模化应用的瓶颈Ø 电池的安全性很大取决于电解质，未来储能技术的发展需在电解质方面实现革新突破Ø 基于水系和固态电解质体系的储能电池具有水系电池固态电池取决于77Ø 基于酸、碱性水系电解液的传统水系电池由于其转化型反应的储能机理，难以实现长期稳定运行Ø 中性水系离子电池可实现摇椅式离子嵌脱，无酸碱腐蚀，循环寿命长酸性电解液：铅酸电池碱性电解液：镍锌电池 转化型反应机理中性水系电解液：摇椅式离子嵌脱机理8Ø 近年来水系离子电池的研究热度持续上升，以检索论文数量为例，国内发文量占77%，但实际工程案例较少，急需在应用上加快突破(a) 水系电池近年来论文数量趋势, (b)国家或地区在水系电池领域发文数量百分比对比(a)(b)9n 在全球仅有极少数公司实现工程化示范，并形成了较高的技术壁垒ZincFive公司开发的新型水系离子电池作为备用电源NantEnergy公司开发的新型锌电池用于微网通讯基站Eos Energy Storage公司的新型离子电池作为大型储能电站10研究现状PartB11高比容量，较高的电压，低成本，稳定性较差大的离子通道，易于合成，空位和结晶水，振实密度低有机电极高柔性，可逆性好，易溶解普鲁士蓝类似物1. 常见的水系离子电池正极材料高电压，开放的框架结构，稳定性好，容量较低层状过渡金属氧化物122. 常见的水系离子电池负极材料活性炭• 制备简单，比能量低层状氧化物• 比容量高，结构不稳定磷酸盐• NASICON框架结构，稳定性好13（1）调控电解液pH酸-碱双液Zn-MnO2电池结构1（2）高浓度盐电解液（3）极性质子溶剂杂化电解液“water-in-salt”电解液溶剂化鞘结构2乙醇-水杂化电解液示意图（4）凝胶准固态电解质提升显著，结构复杂化提升最为显著，成本高昂成本低，提升较少提升显著，结构复杂化凝胶准固态电解质•水系电解质电化学窗口较窄，导致电极材料选择困难，活性材料不稳定•核心在于如何抑制水的活性，降低电解质中自由水的含量3. 水系电解质电化学窗口的调控策略141415应用与推广PartC16 贲安能源成立于2017年，是一家从事无机(水系）钠盐电池研发、生产制造、提供无机（水系）钠盐电池储能系统解决方案的高科技跨国企业。贲安能源在新加坡、中国及美国设有全球研发中心，开展无机（水系）钠盐电池的材料、电芯和结构的研发工作，公司目前在中国、美国及澳大利亚设有区域公司，负责电池材料的生产制造以及区域市场业务。水系钠离子电池具有本质安全、高性能、长寿命、绿色制造的突出优势。无机（水系）钠盐电池有机钠离子电池电解液水碳酸乙烯酯等生产线要求水系介质，无燃爆因素可耐受外部燃烧对装配环境无除氧、除水要求，温度宽泛有机电解液，易燃易爆循环寿命8000次1000次*无机电解液，安全环保成本低安全性高有机电解质存在燃爆风险、但较锂电池好低<对环境中水分、氧气等高敏感性，控温、控湿、无尘等严苛的工厂制造环境>高钠盐原材料地壳丰度高、储量丰富来源广泛资源丰度高高锂离子电池低4000~6000（电芯）2000（系统）高低钠盐原材料地壳丰度高、储量丰富，来源广泛碳酸乙烯酯等有机...