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总结

核心内容

水系金属离子电池作为一种具有前景的储能技术，因其本质安全性、低成本、长寿命和绿色环保等优势，被认为是未来能源革命的重要载体之一。随着全球低碳共识的形成和新能源渗透率的提升，储能技术在全球能源系统中扮演着越来越重要的角色，尤其是在智能电网、可再生能源和能源互联网的建设中。

主要观点

• 储能的重要性：储能技术是实现能源系统灵活性、稳定性与高效性的关键，预计到2030年，全球电池储能装机规模将达77.6GW，储能市场规模年复合增长率超过44.8%。
• 水系离子电池的优势：基于中性水系电解液的离子电池具有本质安全性，可实现摇椅式离子嵌脱，无酸碱腐蚀，循环寿命长。
• 安全与稳定性：电池的安全性高度依赖于电解质，水系和固态电解质体系能够显著提升安全性，降低水分子活性。
• 电解质调控策略：包括调控电解液pH、使用高浓度盐电解液、极性质子溶剂杂化电解液以及凝胶准固态电解液等，其中非质子型抑制剂和高浓度盐电解液策略效果显著。
• 正负极材料研究：常见的正极材料包括层状过渡金属氧化物、普鲁士蓝类似物、有机电极和聚阴离子化合物，而负极材料主要有活性炭、层状氧化物和磷酸盐，各有其优缺点。
• 技术发展现状：虽然国内在水系离子电池研究方面占据主导地位，但实际工程案例较少，仍需加快应用推广。
• 行业应用与推广：责安能源作为一家从事水系钠盐电池研发和制造的高科技跨国企业，已在全球多个地区开展应用示范，包括分布式储能、新能源发电侧调峰、变电站备电系统等。

关键信息

电解液调控策略

• 酸-碱双液体系：如Zn-MnO₂电池，通过pH调控提升电化学窗口。
• 高浓度盐电解液：通过“water-in-salt”体系，形成溶剂化鞘结构，抑制水的活性，电化学窗口可达3.8V。
• 极性质子溶剂杂化电解液：通过H₂O-EG弱氢键网络取代H₂O-H₂O强氢键网络，提升电化学窗口至3.23V。
• 凝胶准固态电解质：构建离子键增强的聚合物网络，降低自由水含量，实现低水含量特征的水系准固态电解质体系。

正极材料

• 层状过渡金属氧化物：高比容量、较高电压，但稳定性较差。
• 普鲁士蓝类似物：大离子通道，易合成，但振实密度低。
• 有机电极：高柔性、可逆性好，但易溶解。
• 聚阴离子化合物：高电压、开放框架结构、稳定性好，但容量较低。

负极材料

• 活性炭：制备简单，但比能量低。
• 层状氧化物：比容量高，但结构不稳定。
• 磷酸盐：具有NASICON框架结构，稳定性好。

应用与推广

• 分布式储能：责安能源的产品已通过UL1973认证，在欧洲稳定运行上千套系统，累计销售超过15MWh。
• 新能源发电侧调峰：自2016年起，在多个风电场和光伏电站安装运行，提升新能源接入效率和系统稳定性。
• 变电站备电系统：替代传统铅酸电池，保障电力系统的稳定与可靠，已在1600套系统中稳定运行。
• MW级储能系统工程示范：参与三峡集团乌兰察布“源网荷储一体化”项目，建设2.5MW/6MWh水系钠离子电池储能系统。

技术对比表

结论

水系金属离子电池在安全性和环保性方面具有显著优势，是未来储能技术的重要发展方向。责安能源在该领域取得了一定进展，产品已通过多项国际认证并在多个场景中成功应用。随着技术的不断突破和工程化示范的推进，水系离子电池有望在未来能源系统中发挥更大作用。