雙登蓄電池化學(xué)儲能有何優(yōu)勢
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雙登蓄電池鈉硫電池儲能
鈉硫電池以鈉和硫分別用作陽極和陰極。氧化鋁陶瓷同時起隔膜和電解質(zhì)的雙重作用。在一定的工作溫度下,鈉離子透過電解質(zhì)隔膜與硫之間發(fā)生的可逆反應(yīng),形成能量的釋放和儲存。
鈉硫電池最大的特點是:比能量密度高,是鉛酸電池的3~4倍,體積;可大電流、高功率放電;充放電效率高。且硫和鈉的原料資源儲量豐富。
鈉硫電池的不足之處在于:其正、負(fù)極活性物質(zhì)的強腐蝕性,對電池材料、電池結(jié)構(gòu)及運行條件的要求苛刻;電池的充放電狀態(tài)(SOC)不能準(zhǔn)確在線測量,需要周期性的離線度量;運行溫度在300℃~350℃,需要附加供熱設(shè)備來維持溫度;并且鈉硫電池僅只在達(dá)到300℃左右的溫度下才能運行,由此造成啟動時間很長,這在一定程度上限制了其應(yīng)用。例如風(fēng)力發(fā)電具有明顯的季節(jié)性和隨機性,在夏季風(fēng)力資源不佳時,需要儲能系統(tǒng)間歇性運行,這要求配套的儲能有較好的啟動特性。另外,如果陶瓷電介質(zhì)一旦破損形成短路,高溫的液態(tài)鈉和硫就會直接接觸,發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng),產(chǎn)生高達(dá)2000℃的高溫,存在嚴(yán)重的安全隱患。
雙登蓄電池鉛酸電池儲能
鉛酸電池是比較成熟的蓄電技術(shù),具有價格低廉、安全性相對可靠的優(yōu)點。但循環(huán)壽命短、不可深度放電、運行和維護費用高等缺點,加上失效后的回收難題,都使得鉛酸電池在規(guī)模儲能領(lǐng)域應(yīng)用還有很長一段路要走。
雙登蓄電池鋰離子電池儲能
鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池(LIB)和聚合物鋰離子電池(PLB)。其中,液態(tài)鋰離子電池是指Li+嵌入化合物為正、負(fù)極的二次電池。電池正極采用鋰化合物L(fēng)iCoO2或LiMn2O4等,負(fù)極采用鋰—碳層間化合物。
鋰離子電池具有高儲存能量密度,可達(dá)200~500Wh/L,重量輕,相同體積下重量約為鉛酸產(chǎn)品的1/5~1/6;額定電壓高(單體工作電壓為3.7V或3.2V),便于組成電池組。并且鋰離子電池產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好,這使得鋰電池在車用動力電池領(lǐng)域備受青睞。
但鋰離子電池耐過充/放電性能差,組合及保護電路復(fù)雜,電池充電狀態(tài)很難精確測量,成本相對于鉛酸電池等傳統(tǒng)蓄電池偏高,單體電池一致性及安全性仍不符合要求等因素制約了鋰離子電池在規(guī)模儲能領(lǐng)域的應(yīng)用。美國A123公司使用磷酸鐵鋰電池建成1MW(0.5MWh)移動儲能電站。但至今未有在大規(guī)模風(fēng)電場中應(yīng)用的實例。
雙登蓄電池液流電池儲能
液流電池是電池的正負(fù)極或某一極活性物質(zhì)為液態(tài)流體氧化還原電對的一種電池。根據(jù)活性物質(zhì)不同,研究較多的液流電池有鋅溴電池、多硫化鈉/溴電池及全釩液流電池三種。其中全釩液流電池被認(rèn)為是最具應(yīng)用前景的液流儲能電池技術(shù)。
全釩液流儲能電池具有循環(huán)壽命長(大于16000次)、蓄電容量大、能量轉(zhuǎn)換效率高、選址自由、可深度放電、系統(tǒng)設(shè)計靈活、安全環(huán)保、維護費用低等優(yōu)點,在輸出功率為數(shù)千瓦至數(shù)十兆瓦,儲能容量數(shù)小時以上級的規(guī);潭▋δ軋龊希毫麟姵貎δ芫哂忻黠@的優(yōu)勢,是大規(guī)模高效儲能技術(shù)的首選技術(shù)之一。
2005年,日本住友電工公司在北海道為36MW的風(fēng)電場建造了4MW/6MWh全釩液流電池系統(tǒng)。該系統(tǒng)在3年的應(yīng)用中實現(xiàn)充放電循環(huán)27萬次,對于平滑風(fēng)電場輸出和儲能發(fā)揮了重要作用。全釩液流儲能電池是目前唯一一種在大規(guī)模風(fēng)電場中進行了應(yīng)用的儲能技術(shù)。日本的示范經(jīng)驗表明,液流電池是最適合風(fēng)力發(fā)電的儲能技術(shù)。
我國大連化物所與大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司聯(lián)合,采用全釩液流電池實施了多項“光—儲”、“風(fēng)—光—儲”應(yīng)用示范工程,推動我國自主知識產(chǎn)權(quán)的液流電池技術(shù)進入產(chǎn)業(yè)化初期階段。
但液流儲能電池能量密度和功率密度低。并需要加快工程化和批量化生產(chǎn)技術(shù)開發(fā),進一步降低成本、提升性能,以滿足液流電池商業(yè)化需要。