储能学院 | 什么是电化学类储能？有哪些应用形式？优缺点是什么？

哈喽，大家好，欢迎来到弘正储能学院。又和大家见面了，上期我们了解了热储能及化学类储能，这期呢我们来学习一下电化学类储能。

电化学储能是当前应用范围最广、发展潜力最大的电力储能技术。相比抽水蓄能，电化学储能受地理条件影响较小，建设周期短，可灵活运用于电力系统各环节及其他各类场景中。同时，随着成本持续下降、商业化应用日益成熟，电化学储能技术优势愈发明显，逐渐成为储能新增装机的主流。未来随着锂电池产业规模效应进一步显现，成本仍有较大下降空间，发展前景广阔。

电化学类储能主要包括各种二次电池，锂离子电池、钠硫电池和液流电池等，这些电池多数技术上比较成熟，近年来成为关注的重点，并且还获得许多实际应用。

Lithium-ion batteries  ————

———— 锂离子电池

在说锂离子电池之前，我们先了解一下金属锂电池。金属锂电池也是一种可循环充放电使用的二次电池，但是其采用不稳定的金属锂或锂合金作为负极材料，容易在充电过程中产生锂枝晶生长，刺穿隔膜而导致正负极短路，引发火灾。从20世纪80年代中期开始，人们就不断尝试各种新材料以替代金属锂。1980年，首先发现钴酸锂能够很好地改善锂电极枝晶问题。在随后的1982年，人们又发现了更稳定、更低廉的锰酸锂。这些材料可以作为锂离子电池的正极材料，从而改变了原先“锂源负极”的观念，影响了锂离子电池材料的发展。随后人们通过引入钴酸锂技术，并结合石墨负极材料，最终实现了锂离子电池的商业化。

锂离子电池：具有高能量密度、较高循环寿命、高能量效率等特点，在储能领域被广泛关注，并逐渐占据主流地位。

锂离子电池在充电过程中，锂离子从正极材料脱出，通过电解质扩散到负极，并嵌入到负极晶体中，同时得到由外电路从正极流入的电子，放电过程则与之相反。

目前正在开发和使用的锂电池正极材料除钴酸锂外，主要包括尖晶石型的锰酸锂、橄榄石型的磷酸铁锂以及层状结构的镍钴锰三元材料。正极材料主要影响电池的功率密度、能量密度、寿命和安全。同时由于在锂电池中成本比例最高，也直接影响了锂电池的经济性。磷酸铁锂和三元锂，是目前发展最为成熟的两种正极材料，并在储能系统中被大量使用。

优势 是长寿命、高能量密度、高效率、响应速度快、环境适应性强；

劣势 是价格依然偏高，存在一定安全风险

Lead-carbon batteries ———

———— 铅炭电池

铅碳电池：铅碳电池是将铅酸电池和超级电容器两者技术的融合。是一种既有电容特性又具有电池特性的双功能储能电池。

优点 是比功率高，没有易燃成分，安全性好成本较低，原材料资源丰富；可再生回收利用率高。

缺点 是循环寿命仍短；容量利用率较低；易析氢失水。

Sodium-sulfur batteries ————

———— 钠硫电池

钠硫电池：正极由液态的硫组成，负极由液态的钠组成，电池运行温度需保持在300℃以上，以使电极处于熔融状态。

优势 是能量密度高、循环寿命长、功率特性好、响应速度快；

劣势 是阳极的金属钠是易燃物，且运行在高温下，因而存在一定的安全风险。

Flow batteries ————

———— 液流电池

液流电池：液流电池的活性物质以液态形式。根据电解液又分为全钒液流、多硫化钠液流、锌溴液流、铁铬液流等体系。目前，全钒液流发展相对成熟。

优点 是电池寿命长；功率和容量独立设计；安全性好。

缺点 是效率低，能量密度运行温度窗口窄，可靠性低。

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