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                磷酸鐵鋰電池,大容量儲能之路走不通?

                已有139次閱讀2023-05-22標簽:
                 
                近日,中科院院士歐陽明高公開表示:“一般認為磷酸鐵鋰電池是比較安全的。本質上對于小的磷酸磷酸鐵鋰電池的確如此,但大容量電池,像320Ah的電池,其內部溫度可以超過800度,這超過了磷酸鐵鋰正極分解的溫度。”


                容量越大,熱失控風險越高

                磷酸鐵鋰小容量電池和大容量電池安全性的區別主要在于:電池內部溫度是否超過正極材料分解溫度。磷酸鐵鋰電池正極材料一般500℃才可能出現分解現象,磷酸鐵鋰正極材料小容量磷酸鐵鋰電池內部溫度一般是300-400℃,大容量磷酸鐵鋰電池內部溫度可超過800℃。這也是為什么大容量磷酸鐵鋰電池熱失控風險更高的原因。

                爆燃指數是三元電池的兩倍

                對比磷酸鐵鋰電池和三元電池,磷酸鐵鋰電池的燃爆指數是三元電池的兩倍。三元電池是自己容易熱失控,自己把自己點著,磷酸鐵鋰電池則不然,自己點不著,可氣體爆炸風險更高,遇到明火更危險。三元電池,內部溫度約200℃時,正極材料會分解并釋放氧氣,在高溫下電解液迅速燃燒,燃燒更劇烈。大容量磷酸鐵鋰電池,內部溫度超過500℃后,正極材料開始分解,電池發生熱失控,產生大量可燃電解液蒸汽(含氫氣等,不含氧氣),隨著SOC增加,氫氣濃度增加,可達50%以上(氫氣的爆炸極限是4.0%~75.6%),爆炸風險更高,但燃燒劇烈程度較三元電池更低。

                大容量趨勢,安全難保障

                近日,在CIBF深圳國際電池技術展會中,多家儲能電池頭部企業展示了300Ah及以上容量的儲能型磷酸鐵鋰電芯產品,電芯容量提升已成為行業發展趨勢。維科網儲能統計了其中16家企業的大容量儲能型磷酸鐵鋰電芯產品,并進行了容量排名。雄韜股份的儲能電芯產品以580Ah的容量排名,緊跟其后的是億緯鋰能的560Ah儲能電芯產品,第三則是;履茉吹375Ah電芯產品。

                 

                開發出300Ah及以上容量的儲能電芯產品的企業還有:蜂巢能源(325Ah)、瑞浦蘭鈞(320Ah)、楚能新能源(306Ah/315Ah)、雙登集團(315Ah)、遠景動力(305Ah/315Ah)、贛鋒鋰電(314Ah)、蘭鈞新能源(314Ah)、欣旺達(314Ah)、海辰儲能(300Ah/320Ah)、遠東電池(305Ah)、昆宇電源(305Ah)、南都電源(305Ah)和國軒高科(300Ah)等。儲能型大容量電芯成發展趨勢,如何保障電池安全是所有儲能電池企業必須面對的難題。

                全固態電池是未來

                儲能關注三個要素:長壽命、低成本、高安全。對于以磷酸鐵鋰為代表的電化學儲能來說,長壽命相對容易實現,低成本隨著行業規模提升終將得到解決,貫穿始終的將是安全性問題。為了提升儲能安全,市場給出的解決方案之一是開發不同的儲能技術。例如,從本征角度出發,研發固態電池或者水系電池,實現電池安全到安全電池的發展。歐陽明高院士表示,他們認為本征安全的最終目標是全固態電池。全固態電池的優點主要有兩個:其一,固態電解質替代液體電解質和隔膜,固態電解質燃點非常高,不存在漏液現象,可顯著提升電池安全性;其二,全固態電池能量密度更高,可達400Wh/kg,鋰硫/鋰空電池有望實現500Wh/Kg。但是,現階段全固態電池工藝并不成熟,仍處于研發階段,存在離子電導率低、循環壽命差、倍率性能差、成本高昂等問題,制約了商業化進程。根據EVTank的預測,至2030年全球固態電池滲透率為10%,需求達到276.8GWh。2023-2030年,全球固態電池需求增長的CAGR為63.7%。

                 

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