Jako klíčová součást nového energetického systému zaznamenaly bateriové buňky pro skladování energie nárůst poptávky v oblastech, jako je regulace sítě, spotřeba obnovitelné energie, průmyslová a komerční skladování energie a skladování energie v domácnosti. Jeho vývoj však stále čelí několika výzvám, jako jsou technologie, náklady, bezpečnost a politiky. Následující analýza se zaměří na technologický plán, tržní příležitosti, základní výzvy a budoucí trendy.
1 Technická cesta bateriových článků pro skladování energie
V současné době přijímají bateriové články pro skladování energie hlavně technologické trasy, jako je lithium železné fosfát (LFP), ternární lithiové baterie, baterie sodíku a toky, z nichž každá má různé výhody, nevýhody a scénáře aplikací.
Baterie lithium iron fosfátu (LFP) jsou v současné době hlavním výběrem na trhu s ukládáním energie s reprezentativními společnostmi včetně CATL, BYD a Eve Energy. Výhodou baterií LFP jsou vysoká bezpečnost, dlouhá životnost cyklu (obvykle nad 6000 cyklů), nízké náklady, ale relativně nízká hustota energie (asi 160 WH\/kg) a špatný výkon v prostředí s nízkou teplotou. Baterie LFP se proto široce používají ve scénářích s vysokými bezpečnostními požadavky, jako je skladování energie napájecí sítě a průmyslové a komerční skladování energie.
Ternární lithiové baterie zastoupené společnostmi jako LG New Energy a Samsung SDI, mají vysokou hustotu energie (asi 200Wh\/kg) a jsou vhodné pro scénáře aplikací citlivých na prostor a hmotnost, jako jsou špičkové skladování energie a mobilní zařízení pro ukládání energie. Náklady na ternární baterie jsou však relativně vysoké a existuje riziko tepelného útěku, takže jejich použití ve velkých projektech skladování energie je relativně omezené.
Iontové baterie sodíku jsou technologickou cestou, která se v posledních letech objevila, a společnosti jako Catl a Zhongke Haina podporují svou komercializaci. Výhody iontových baterií sodíku leží v jejich hojných zdrojích (rezervy sodíku daleko přesahují lithium), vynikající nízkoteplotní výkon a nízký nákladový potenciál. Její hustota energie (asi 120WH\/kg) a životnost cyklu je však stále třeba dále zlepšit a v současné době je vhodnější pro scénáře nízkorychlostního skladování energie a záložní napájení.
Flow baterie, jako jsou baterie vanadium, jsou vedeny společnostmi jako Dalian Rongke a Vanadium. Jejich největším rysem je jejich ultra dlouhá životnost (až 20 let) a hluboké možnosti nabíjení a vybíjení, díky čemuž jsou vhodné pro dlouhodobé skladování energie (4-12 hodiny). Flow baterie však mají extrémně nízkou hustotu energie (asi 30WH\/kg), komplexní systémy a vysoké náklady a v současné době se používají hlavně pro specifické rozsáhlé projekty ukládání energie.
2 příležitosti pro rozvoj bateriových článků pro skladování energie
Globální přechod energie řídí růst poptávky
Se zvyšujícím se podílem obnovitelné energie (větrná energie, fotovoltaická) vzrostla poptávka po skladování energie v energetické síti a baterie skladování energie se staly klíčem k hladkému výkonu.
Podpora politiky z různých zemí, jako je čínský cíl „duálního uhlíku“, zákon o americkém IRA a dotace na evropské ukládání energie, zrychluje rozšíření trhu s ukládáním energie.
Neustálé snižování nákladů a ekonomické zlepšení
Náklady na baterie lithiakového fosfátu klesly pod 80 $\/kWh a v budoucnu se s úsporami z rozsahu a technologického pokroku dále sníží náklady za kilowatt -hodinu (LCO) systémů skladování energie.
Očekává se, že nové technologie, jako jsou iontové baterie sodíku, dosáhnou měřítka po roce 2025, což poskytne alternativy s nižšími náklady.
Rozšíření nově vznikajících aplikačních scénářů
Skladování energie v domácnosti: Evropská energetická krize vedla poptávku po solárních systémech pro domácnost, s produkty, jako jsou Tesla Powerwall a BYD baterie, prodávající se dobře.
Průmyslové a komerční skladování energie: Rozšiřování cenových rozdílů v Peak Valley a politiky přidělování energie podporují podniky, aby přidělovaly skladování energie a snížily náklady na elektřinu.
Dlouhodobé skladování energie: Technologie, jako jsou průtokové baterie a skladování stlačeného vzduchu, se postupně používají ve skladování energie na úrovni sítě.
Technologické inovace vede zlepšování výkonu
Optimalizace materiálového systému: jako je lithium manganový lithium -manganový fosfát (LMFP) ke zvýšení hustoty energie a křemíkového uhlíku negativní elektrody pro zlepšení životnosti cyklu.
Technologie integrace systému, jako je technologie CATL CTP (Cell To Pack), zvyšuje účinnost seskupení a snižuje náklady na systémy.
3 Základní výzva bateriových článků pro skladování energie
Bezpečnostní problémy
Riziko tepelného útěku v lithiových bateriích stále existuje, zejména v teperních bateriích s vysokou energií, které je třeba zlepšit v bezpečí prostřednictvím BMS (systém správy baterií), návrh tepelné izolace atd.
Ačkoli tok baterie mají vysokou bezpečnost, elektrolyt má silnou korozivitu a vyžaduje vysoké těsnění systému.
Život a útlum v cyklu
Baterie pro skladování energie musí mít životnost více než 10 let, ale mechanismus rozkladu baterií LFP při vysokých teplotách\/rychlostech je třeba ještě optimalizovat.
Život cyklu sodíkových iontových baterií (v současné době asi 3000 cyklů) stále nedosahuje komerčních požadavků.
Rizika zdroje a dodavatelského řetězce
Nabídka klíčových materiálů, jako je lithium, kobalt a nikl, je ovlivněna geopolitickými faktory (jako jsou omezení vývozu niklu v Indonésii a znárodnění lithiových dolů v Chile).
Přestože baterie sodíku se vyhýbají závislosti na zdroji lithia, zralost průmyslového řetězce je nedostatečná, což ztěžuje nahrazení LFP v krátkodobém horizontu.
Problémy s recyklací a ochranou životního prostředí
Systém recyklace baterií v důchodu není dosud dokonalý a ekonomická účinnost recyklace baterie LFP je relativně nízká (ve srovnání s ternárními bateriemi).
Ekologicky šetrná léčba materiálů, jako jsou elektrolyty a separátory, čelí výzvám.
4 budoucí trendy a vyhlídky
Do roku 2025 bude dominovat LFP a baterie sodíku se rozběhnou
Baterie lithium železa fosfátu stále představují více než 80% podílu na trhu s ukládáním energie, zatímco iontové baterie sodíku jsou komercializovány v poli s nízkou rychlostí skladování energie.
2030: Průlom v bateriích v pevném stavu a dlouhodobé technologii skladování energie
Baterie s polopeckými pevnými\/pevnými stavy zvyšují bezpečnost a mohou vstoupit na špičkové trh s ukládáním energie.
Zvýšil se podíl průtokových baterií a skladování energie stlačeného vzduchu v oblasti dlouhodobého skladování energie.
Politiky a standardy se stávají přísnějšími
Země posílí bezpečnostní standardy pro baterie pro skladování energie (jako jsou UL1973, GB\/T 36276) a podporují nízkouhlíkovou výrobu (zelená výroba elektřiny).
Vertikální integrace průmyslového řetězce zrychluje
Přední společnosti jako CATL a BYD se rozprostírají nad proudem těžby lithia a recyklace po proudu, aby vytvořily dodavatelský řetězec s uzavřenou smyčkou.