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锂电池“痛点”深藏巨大商机

发布日期:2022-01-27 18:12   来源:未知   阅读:

  随着我国“双碳”相关工作的推进,以及新能源汽车产销量的飙升,2021年的锂电池板块“火了”。在锂电池产业快速发展的同时,不时曝出的相关事故也引发人们的担忧。未来,锂电池储能应如何在确保安全的前提下提升经济性?业内人士指出,储能安全是个系统工程,一些企业的相关技术尝试已取得较大突破。

  蓝牙耳机、电子烟、手机、笔记本电脑、送餐机器人、两轮电动车、乘用车、储能电站……这只是赣锋锂电科技股份有限公司产品清单上部分产品的应用范围。

  “如今在用户侧,储能‘锂电池化’是一种趋势。相比铅酸、镍氢电池,锂电池环境兼容性强、污染较低、性价比较高,优势突出,这也是锂电池能快速普及的重要原因。”赣锋锂电科技股份有限公司首席科学家许晓雄说。

  伴随着锂电池的迅速推广,一些安全隐患也逐渐浮出水面,特别是在电动车、储能电站等较大容量的锂电池应用领域。

  2021年12月21日提请审议的全国人大常委会执法检查组关于检查消防法实施情况的报告指出,2021年1月至10月,全国发生电动自行车及其电池故障引发的火灾共1.4万余起,死亡41人,受伤157人。根据这份报告,电动自行车、新能源汽车、锂电等储能设备火灾爆炸事故呈增长态势。

  据中国化学与物理电源行业协会储能应用分会统计,在当前的国内电化学储能市场,磷酸铁锂电池占比近90%,是主流技术路线,也是商业化进程最快的技术之一。

  记者调查了解到,单就安全性而言,磷酸铁锂电池技术在业内的口碑颇高。在电化学储能领域,磷酸铁锂电池是现阶段国内大规模储能电站的首选。

  “磷酸铁锂的橄榄石结构中氧气很难析出,铁离子氧化能力不强,晶体中的P-O键稳固,在200至400摄氏度之间基本不发生分解,因此其热稳定性和结构稳定性是目前所有正极材料中最高的。”中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇说,在当前我国主流的锂电池技术路线中,磷酸铁锂电池的安全稳定性高、循环寿命长、环境污染小、性价比高等优势都比较明显。

  “在电化学储能领域,磷酸铁锂是比较靠谱的技术路径。我们做的所有储能项目都是用磷酸铁锂电池。”中能智慧能源科技(上海)有限公司总经理朱强说。

  然而,即便是在业内以高稳定性著称的磷酸铁锂电池,也会发生内部短路故障,从而引发火灾事故,锂电池的安全性我们还能放心吗?

  “从专业的角度来分析,电池内部发生短路的原因有很多种,比如,锂电池本身可能在制造过程中有些小瑕疵,会形成短路;在使用过程中,出现了撞击、过充或者过放,也可能导致短路。”湖北亿纬动力有限公司储能销售中心副总裁陈翔告诉记者。

  “材料体系的稳定不代表电池的绝对安全,磷酸铁锂纳米级颗粒较小,采用碳包覆工艺,粘结剂对其纳米颗粒的粘附力较差,因此在电池制备及充放电循环过程中,存在纳米颗粒脱离造成电池内部微短路的可能性;此外,电池热失控时,有机电解液燃烧也造成一定安全隐患。”刘勇提醒。

  “传统的磷酸铁锂电池都是液态电解质电池,电池破损后,遇水与电解液反应后会生成剧毒的氟化氢,燃烧以后还会排放二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等,这些有毒气体的危害可能比起火、爆炸本身更麻烦。”许晓雄告诉记者。

  广州智光储能科技有限公司董事长姜新宇等多位受访业内人士则认为,应该理性看待锂电池的安全性问题。即便是燃油车也有起火爆炸的风险,电化学储能作为一种基于化学反应原理的技术,很难做到绝对安全,但这不一定影响人们的安全使用。关键是要将它的不稳定、不可控的安全风险降到足够低,将事故影响控制在人们可接受的范围内。

  应如何最大程度降低技术的固有安全性隐患、提升锂电池系统的整体安全水平呢?产业痛点背后往往也深藏巨大商机。

  记者调查了解到,为了解决传统磷酸铁锂电池的安全问题,国内企业做了不少技术探索。其中,在锂电池赛道内,一些企业用固态电解质逐步取代液态电解质的技术尝试已取得较大突破。

  在工信部公示的《道路机动车辆生产企业及产品公告》(第351批)中,东风汽车申报的一款纯电动轿车E70搭载了混合固液电解质锂电池,由江西赣锋锂电科技股份有限公司供应。

  “在乘用车领域,从2022年开始,我们的混合固液电解质锂电池将逐步进入市场。”许晓雄说,“事实上,不只在乘用车领域,现在我们的‘固态+’锂电池技术正在向多个方向渗透,在手机电池、两轮车电池、笔记本电脑电池、移动储能电池等领域都有涉及。”

  在许晓雄看来,安全是锂电池产业发展的前提,亦是生命线。在守好这个生命线的前提下,动力锂电池的目标就是要做高能量密度;储能锂电池就是要做到长循环寿命以实现降成本。考虑到这两点,电化学储能领域未来最有前途的技术路线应该是固态化技术嫁接的磷酸铁锂电池技术。

  除了电池技术本身之外,不少受访业内人士认为,锂电池储能系统的优化和技术升级,也是确保安全性的重要方面,在这一领域,国内企业尚有较大提升空间。

  “很多人认为,在储能系统里电池是最关键的;但在我们看来,用好电池同样关键。”中能智慧能源科技(上海)有限公司总经理朱强说。

  在朱强看来,在对现有主流锂电池技术路线有客观理性认识的基础上,更应该做好系统检测和管控工作。

  “大规模储能电池往往是多个电芯串联或并联在一起的,一个电芯出了问题,难免会波及其他相邻电芯,从而引发事故。我们倡导全电芯检测,但是逐个电芯检测成本高,因此业内对此意见并不统一。”朱强说。

  多位受访业内人士告诉记者,由于每家储能企业的成本控制能力不同,再加上目前在大规模电化学储能领域,检测和安全标准体系仍不健全,一些储能电池系统的安全性水平仍难准确评估。提升大规模锂电池储能安全水平,需要全行业共同努力。

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