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寒暑科技水系锌离子电池储能解决方案 助力新能源跨越式发展
来源: | 作者:寒小暑 | 发布时间: 2022-11-09 | 81 次浏览 | 分享到:
随着碳排放的不断增加,全球气候变暖引发的连锁反应已对人类生存构成严重威胁,各国和地区相继提出“碳达峰”与“碳中和”的双碳目标。在全球“双碳”背景下,大力发展风能、太阳能等绿色安全的可再生能源成为必然趋势。


但相比煤炭、石油等传统能源,风能或太阳能等新能源严重依赖自然条件,受季节和气候变化影响,天然具有随机性、间歇性和波动性,导致风力发电或光伏发电存在巨大的不稳定性。储能技术尤其是电化学储能的出现,为新能源的大规模应用提供了必要支撑,风光电力在储能技术的支持下,可被存储在电池内,需要时再释放,既保证新能源发电的稳定性与连续性,促进新能源开发利用,也为电网调峰调频等提供辅助服务,平滑用户需求。


图 | 以风电光伏为主体的新能源


锂离子电池是目前电化学储能中的主要储能方式,因其循环特性好、响应迅速等特点,在全球电化学储能市场中占据压倒性地位。但近年来,锂离子电池在使用过程中暴露出的安全问题及原材料价格居高不下,使其储能应用备受挑战。
寒暑科技自2014年成立起,致力于研发水系锌离子电池等更安全、更具经济效益和社会效益的新型储能电池,为发电侧、电网侧和用户侧储能客户提供高安全、低成本、高低温性能优异及绿色环保的储能解决方案。



01
水系电解液,本征高安全


水系锌离子电池的极致安全,来自于电池材料本身的安全性。
锌离子电池中的电解质为中性水系溶液,本质上不具备可燃属性,没有起火爆炸风险。经验证,寒暑科技开发的水系锌离子电池即使面对撞击、穿刺、切割乃至高温灼烧,也不会起火爆炸,并且能够照常工作,持续提供稳定电源。(点击查看锌离子电池超安全视频展示)


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耐冲击:用锤子猛烈砸击锌离子电池,灯板继续工作

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耐穿刺:向锌离子电池钉入钢钉 ,灯板继续工作

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耐破坏:用剪刀剪切破坏锌离子电池,灯板继续工作

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耐灼烧:1300℃高温灼烧锌离子电池,灯板继续工作


相比之下,锂离子电池的电解质使用有机溶剂,而有机溶剂通常极易燃烧,存在极大安全隐患。据不完全统计,2011-2021年全球共发生约50起储能起火事故,而2022年截止目前发生的储能起火事故已超17起,锂离子电池的有机电解质与电极材料反应引起的热失控成为起火爆炸事故的主要原因。


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央视实验:重物冲击一节锂电池,瞬间起火爆炸
考虑电化学储能电站快速增长及相关严重火灾教训,今年6月29日,国家能源局综合司发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》,其中首次明确要求:中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池,不宜选用梯次利用动力电池;选用梯次利用动力电池时,应进行一致性筛选并结合溯源数据进行安全评估。锂电池中的三元锂电池被彻底从中大型电站“除名”,这次国家新规也体现出,“安全”已成为未来电化学储能电站最基本的要求。
寒暑科技董事长魏春光博士称,储能安全的核心是电池安全,从电池材料本身去杜绝安全隐患,是构建储能安全的第一道防线。水系锌离子电池采用不可燃烧的水系电解液,从根本上解决了储能安全问题。



02
资源丰富,成本低廉


除安全外,制约储能规模化和产业化发展的另一核心问题是成本问题。
近年来由于锂离子电池需求量不断增加,锂资源储量供应不足,其核心原材料碳酸锂价格从2021年初约5万元一吨,上涨至2022年10月底突破56万元一吨,涨幅超过1000%,目前电池级碳酸锂价格仍在高位徘徊,导致下游储能产业成本水涨船高。
与锂离子电池不同,锌离子电池大量使用的锌元素在地壳中分布广泛,成本更低,价格受供需影响小,锌的均价近一年保持在2.5万元左右一吨。丰富的锌储量和低廉的原料成本,使得锌离子电池具有明显的资源优势和价格优势,更符合大规模储能对于低成本的迫切需求。
图 | 全球锌资源储量,中国位居第二



03
高低温性能优,应用场景广泛


锂离子电池的理想工作温度为20-35℃,低温使用时会出现电解液黏度增大甚至冻结等情况,造成电池性能大幅下降或无法正常使用;而在高温环境下,电池容量会急剧衰减,并容易造成电池热失控引发起火爆炸事故。因此锂离子电池需要配备大功率的工业空调进行控制,以维持安全的工作温度,成本增加的同时,也限制了锂离子电池在严寒酷暑时期或高纬度、高海拔地区的储能场景应用。
锌离子电池在高低温性能方面,比锂离子电池更具优势,它可以在- 20-60℃的温度范围内工作,无需额外配备空调系统。因此在储能领域,锌离子电池的应用场景更广泛,不管在炎热寒冷环境,还是高海拔低温地区,使用锌离子电池都是更优的选择。




图 | 水系锌离子电池可应用于高海拔地区基站储能



04
无毒无污染,环境友好


锌离子电池全部采用环保材料,其电解液以水为溶剂,相较于有机电解液,具有绿色环保优势,在电池制备生产及应用过程中,不产生污染物,不会对人体和环境造成任何危害,属于新一代环保电池。
实验证明,寒暑科技开发的锌离子电池电解液不仅可以涂抹在人体皮肤之上,不产生任何刺激或不适,甚至暴露在金鱼缸中,也不会对金鱼的生存有任何威胁或影响,金鱼长期处在这种环境下,依然可以正常活动。


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电解液涂抹于皮肤,无任何刺激



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电解液充满金鱼缸,金鱼未受丝毫影响


因此与其他电池体系相比,锌离子电池水系电解液无毒无害,具有天然环保属性,即使泄露也不影响生态环境,无需进行溶剂回收,更符合国家环保政策及当下环保需求。
未来随着全球储能市场的进一步增长,锌离子电池等安全、廉价、环保的新型电池将迎来巨大的发展空间,寒暑科技将继续围绕锌离子电池、钠离子电池等新型电池及关键材料开展商业化应用,为储能领域提供更优解决方案。