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锂离子电池的应用越来越多将主导未来储能市场

日期:2019-4-23标签: (来源:互联网)

导读:当前新能源汽车动力电池主流为锂电池。动力电池的生命周期包括生产、使用、报废、分解以及再利用。动力电池在其报废后除了化学活性下降之外,电池内部的化学成分并没有发生改变,只是其充放电性能不能满足车辆的动力需求,动力电池本身的物理化学性质并无出现本质性变化,可进行不同方式的回收与利用,目前动力电池回收利用包括梯级利用和资源再生利用。经测算,动力锂电池理论报废量由2018年的5.6Gwh增长至2022年的47.3Gwh,年复合增长率超过70%,对应的回收价值由2018年的5.8亿增长至2022年的78.6亿元,年复合增长率超过90%。

随着新能源汽车产业的不断发展,年度新增动力电池装机量由2012年的0.66Gwh猛增至2018年的约57Gwh,动力电池装机量累计超过100GWh。动力电池正极材料的需求不断上升,其核心原料镍、钴、锂价格持续上涨;同时,前期保有量巨大的动力电池将从2018年起逐步退役,退役后若处置不当,电池中各类成分将对环境造成重大污染;另外,国家密集出台有关政策,明确动力电池生产者责任延伸制度,鼓励动力锂电池回收体系建设。在上述产业需求、环保压力和政策鼓励的多重驱动下,锂电池回收的重要性和紧迫性越来越突出,未来几年该行业将迎来高速发展。

当前新能源汽车动力电池主流为锂电池。锂电池依据正极材料的不同可分为:钴酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池(镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂)等。三元材料一般是指化学组成为LiNiaXbCocO2的材料,其中X为Mn(锰)时指NCM(镍钴锰酸锂),而X为Al(铝)时指NCA(镍钴铝酸锂)。而532、622和811等型号则代指NCM材料中a、b、c三个数字的比例,比如622具体代指LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2。

动力电池的生命周期包括生产、使用、报废、分解以及再利用。动力电池在其报废后除了化学活性下降之外,电池内部的化学成分并没有发生改变,只是其充放电性能不能满足车辆的动力需求,动力电池本身的物理化学性质并无出现本质性变化,可进行不同方式的回收与利用,目前动力电池回收利用包括梯级利用和资源再生利用。

从飞轮储能技术到液流电池技术,许多电池替代品都未能取得更大的成功,而锂离子电池的应用越来越多。

锂电池已经在电池市场上占据了压倒性的领先地位,竞争对手的技术可能难以赶上。随着计划中的新锂离子电池生产工厂在未来五年内上线运营,这种领先优势将会扩大。

中国、美国、泰国等国家新建的电池工厂大量生产的电池将会进一步压低价格,自2010年以来,锂电池价格已经暴跌了85%。而投资建设和运营电池生产工厂的数十亿美元将不断改进锂电池技术,而不是采用其他电池技术提供强大的动力。

许多初创企业现在专注于锂电池的技术升级。“我们认为锂电池的发展不会受到干扰。”Ionic Materials公司许可和战略高级主管Erik Terjesen表示。Terjesen公司总部位于马萨诸塞州,是几家致力于开发和完善固态电池技术的公司之一。

但Ionic Materials公司的设计并不是取代锂电池,而是进行改进。相反,该公司设计的聚合物电解质可以在现有锂电池内应用。这意味着电池生产工厂可以在不用增加新设备的情况下使用它。“考虑到在锂电池上的所有投资,我们不相信人们放弃这种电池技术,并重新开始开发。”Terjesen说。

全球第一款锂电池由埃克森美孚公司一名研究员于20世纪70年代发明,1991年由索尼公司实现商业化,至今已经应用了几十年。锂电池的工作原理是通过液体电解质输送带电荷的锂原子或离子,在正极和负极之间流动。并采用正极钴、镍和锰中的不同材料增加储能容量。最初出现在消费者电子产品(如移动电话)中的产品现在可以应用在电动汽车中,并在电网中应用。

彭博新能源财经储能研究主管Logan Goldie-Scot说:“锂电池用途广泛,因此当其成本变得更低时,就会开辟更多的需求领域。”根据该公司的调查数据,锂离子电池组的价格在2010年平均为每千瓦时1160美元,2018年降至每千瓦时176美元,2024年可能降至100美元以下。锂离子电池价格持续下跌以及业绩改善可能会开辟新市场。

有些人并不相信锂电池可以做到这一切。一些汽车生产厂商希望开发一种突破性的技术,这种技术能够使远程电动汽车充电行驶500英里,这最终会说服有所疑虑的消费者,这样不会让电动汽车在路上耗尽电能。