在由广西自治区行业主管部门、钦州市人民政府以及上海有色网（SMM）共同举办的2023新能源材料产业发展大会上，中南大学化学电源与材料研究所所长唐有根讲述了电化学储能技术的发展历程。他分别从发展背景、电化学储能技术、电化学燃料储能技术、电化学储能技术的应用等方面展开分享。他表示，储能技术作为能源革命的关键支撑技术已经在众多领域示范和商业化应用，未来发展的前景极其广阔。电化学储能技术可实现大规模电力储能，电化学储能技术的发展对于我国未来能源战略发展具有重大意义。

发展背景

(资料图)

能源危机和环境污染是21世纪世界面临的最重大问题。我国早在2020年便提出了二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和的“双碳”目标，“碳中和”战略将撬动中国百万亿级的市场，既是重大挑战也是巨大机遇！

而双碳目标的提出也推动了能源结构转型与调整。减少化石能源的使用，走绿色低碳的可再生能源发展道路，现已成为世界各国的共识。

但是目前可再生资源依旧存在受天气与季节影响很大、发电过程不连续不可控的缺陷，因此，大规模储能系统应运而生。

储能技术的主要类型

在以上储能技术中，目前抽水蓄能规模最大，电化学储能发展最迅速，且电化学储能还拥有极大的发展潜力，到2035年，电化学储能目标是掌握液流电池、铅酸电池、钠基电池、锂离子电池的储能单元、模块、系统集成、装备制造技术，形成储能产业链；全面提升各项技术能量效率、寿命、安全性，降低成本；突破先进液流电池、铅炭电池、钠离子电池、固态锂电池技术。未来战略需求是满足发电侧、输电侧、配电侧及用户侧对不同能量、功率级别以及不同储能时长的规模储能技术的需求

电化学储能技术

目前，成熟度较高的锂离子电池、全钒液流电池和铅炭电池等电化学储能技术都基本实现市场运营；钠离子电池、锌基液流电池、固态锂电池等新兴电化学储能技术也如雨后新笋般涌现，并以越来越快的速度实现从基础研究到工程应用的跨越。

分别来看：

锂离子电池电池类型分为：纽扣电池、圆柱电池、方形电池和软包锂离子电池。

钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料为正极的商品化电池体系。其中，钴酸锂电池成本高、能量密度高，主要应用领域为消费类电子产品；锰酸锂电池成本低、循环稳定性差，可用于低速电动汽车、小型储能以及电动工具等方面；磷酸铁锂电池、三元锂电池适用于电动工具、电动汽车及大规模储能领域。

经过各类锂离子电池性能指标的对比来看，锰酸锂和磷酸铁锂比功率和安全性能好；镍钴锰酸锂有最高的比能量。

磷酸铁锂电池（LFP）

磷酸铁锂电池拥有循环寿命长、安全性能好、自放电率小、无记忆效应的优点，但是其缺点也较为明显，导电性差、克容量低、压实密度低。

磷酸铁锂刀片电池受到市场广泛关注，已应用于BYD汉、唐等系列新能源汽车上。

目前，锂离子电池储能电站基本上都是使用磷酸铁锂电池。

液流电池

液流电池技术是一种新型的大规模高效电化学储能（电）技术，根据液流电池中固相电极的种类不同，可将液流电池分为铬铁液流电池、全钒液流电池以及金属/空气液流电池等。

铬铁液流电池

铬铁液流电池拥有循环寿命长, 最低可达到10000次；无爆炸可能，安全性高；电解质溶液毒性和腐蚀性低，稳定性好；环境适应性强，运行温度范围广；储罐设计，无自放电；易于扩容，模块化设计，电解液可循环实验，成本低廉等优点。其缺点是工作电压低，电堆比功率低。

全钒液流电池

全钒液流电池技术成熟，寿命长、效率高、安全可靠。输出功率和储能容量可调，能满足大规模蓄电储能的需求。

其存在的问题包括：V5+的溶解度较低，极大地限制了电池的能量密度；随着温度的升高会有V2O5沉淀析出；使得钒电池的工作温度局限在10～40℃内。

钠离子电池

钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，且钠离子电池资源丰富--钠资源约占地壳元素储量的2.64%，价格低廉。

钠离子电池优势：钠盐原材料储量丰富，价格低廉，原料成本低；由于钠盐特性，可以使用低浓度电解液降低成本；钠离子与铝不反应，负极可采用铝箔作为集流体，可降低成本和重量；由于钠离子电池无过放电特性，允许钠离子电池充分放电。

缺点是其当前产业化配套不完善，现阶段制备成本高。钠离子电池应用于大规模储能具有重要的战略意义。

铅炭电池

铅碳电池是一种电容型铅酸电池，其优势是正极活性物深循环寿命好，活性物质利用率高；负极铅膏抗硫化能力强，容量衰减率低，低温启动性能好；抗腐蚀性好，大电流性能优异；电池的析氢、析氧过电位高，电池不易失水；寿命长。

电化学燃料储能技术方面包括气体燃料储能、液体燃料储能、固体燃料储能技术以及铝空气燃料电池等方面。

电化学储能技术的应用

电化学储能技术在我国储能领域获得了广泛的应用，截至2022年底全国各类电化学储能电站772座、总功率18.59GW、总能量43.08GWh。

2022年底累计投运电化学储能电站472座，增长126.79%。其中，在运405座、停用67座。在建电站300座，总功率11.70GW、总能量29.03GWh。

2022年新增投运电化学储能电站194座、总功率3.68GW、总能量7.86GWh，增长175.81%。

2022年已投运电化学储能电站分布在27个省市自治区，山东、江苏、宁夏、湖南、青海、内蒙古、河北、西藏、甘肃、新疆等排名前10，总能量11.61GWh、占比82.58%。

2022年新增投运电化学储能电站分布在24个省市自治区，宁夏、山东、内蒙古、河北、新疆、辽宁、甘肃、青海、湖南、浙江排名前10，总能量6.71GWh、占比85.34%。

锂离子电池储能技术的应用

基于磷酸铁锂电池在成本和稳定性方面的综合优势，以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池在储能领域的使用较广泛。

2022年底全国累计投运锂离子电池储能项目12.54GWh，占比89.21%；2022年新增投运离子电池储能项目6.80GWh，占比86.51%。

液流电池储能技术的应用

铁铬液流电池

2020年12月24日，国家电投集团公司的250千瓦/1.5兆瓦时铁铬液流电池光储示范项目投产运行。沽源战石沟光伏电站将通过与铁-铬液流电池储能发电运行相结合的方式，有效降低光伏电站场用电量、提高光伏电站稳定性，实现光储系统的长期、稳定运行；

全钒液流电池

钠离子电池储能技术的应用

中科院物理研究所、中科海钠：2019年制备了30kW/100kWh 钠离子电池储能系统。

2021年6月28日，由华阳新材料科技集团有限公司（下称“华阳集团”）与北京中科海纳科技有限责任公司共同打造的全球首套1MWh钠离子电池储能系统，在山西综改示范区投运。该系统结合市电、光伏和充电设施形成微网系统，可根据需求与公共电网智能互动。

总结

储能技术作为能源革命的关键支撑技术已经在众多领域示范和商业化应用，储能技术未来发展的前景极其广阔。

多种电化学储能技术均已进入产业化阶段，很多新的储能技术迭代发展。

电化学储能技术可实现大规模电力储能，电化学储能技术的发展对于我国未来能源战略发展具有重大意义。