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    大通燃氣子公司從0到1儲能鋰漿料電池大突破,對標百川股份

    時間:2021/08/24 編輯:景哥觀世界 關鍵字: 大通燃氣 光伏電池銀漿

    1、大通燃氣參股20%北京好風光儲能技術有限公司,該公司實現了鋰漿料電池從零到一的突破,鋰漿料電池是儲能電池的最高技術。

    2、好風光的實控人是陳永翀博士中國國際儲能大會執行主席、儲能電池技術發展方向研討會主席

    3、好風光的鋰漿料電池產品已具備量產條件,鋰漿料電池規模100MW/年,占20年底中國已投運光儲項目的11%,直接對標儲能電池的?;履茉?h-char class="biaodian cjk bd-open bd-jiya" style="box-sizing: border-box;" unicode="ff08">百川股份。

    簡要邏輯展開

    ①大通燃氣參股20%北京好風光儲能技術有限公司,該公司由中科院電工研究所儲能技術研究組背書,在全球范圍內實現了鋰漿料電池從零到一的突破,鋰漿料電池具有低成本、長壽命、高安全、易回收等巨大優勢,完美解決了限制全球儲能發展的問題。

    A.成本較低。鋰漿料電池制造成本比普通鋰離子電池約低1/3,未來規模生產后有望突破度電成本0.4元/kW目前傳統電池成本0.6~0.9元/kWh。

    B.性能優越且造工簡單。超厚漿料電極是普通鋰離子電池涂布粘接電極厚度的10-50倍,適合提供大容量的電力儲能輸出。(粘結電極層不能太厚(一般小于0.2mm),鋰漿料電池5mm厚度)。漿料厚電極的制備免去了傳統鋰離子電池薄電極的精密涂覆等昂貴制備環節,因此生產流程得以簡化,預計規模生產成本可以降低至目前鋰離子電池的1/2左右。

    C.長壽命且高安全。十年使用壽命且可修復,通過流體注入置換,實現電池安全可控。

    D.易回收。漿料通過補充元素后活化再生,可以應用于新電池制造,回收處理綠色環保。

    ②目前好風光公司已完成終極測試,正在與江蘇省蘇州市政府商談落地地點,據電話咨詢研究,廠房無需重建,只需將建設生產線,落地初定鋰漿料電池規模100MW/年。根據CNESA統計,20年底中國已投運光儲項目累計裝機才883MW,同比增長132.3%。好風光這個產能能夠迎風口騰飛。

    ③對標對比。

    1百川參股32%江蘇?;履茉垂煞萦邢薰?h-char class="biaodian cjk bd-end bd-cop bd-hangable bd-jiya" style="box-sizing: border-box; position: relative;" unicode="ff0c">,股價從底部4.36漲到24.92,漲幅570%,市值141億。2大通燃氣參股20%北京好風光儲能技術有限公司,股價底部起來才12%,市值才18億,且公司的鋰漿料電池世界上從零到一的突破,簡直就是被市場遺漏的儲能新技術新領域的珍稀SSR儲能標的。

    ④儲能項目成本占比最大的就是鋰電池53%,儲能變流器PCS才占比20%,儲能鋰電池2020年市場空間611億,2025年可以達到964億。好風光的鋰漿料電池鑒于它的四大優勢,有望在未來滲透或代替傳統鋰電池空間,想象力巨大。

    以下是邏輯論證

    限制全球儲能發展推廣落地的主要原因是

    ①投資成本

    ②使用壽命

    ③轉換效率

    ④安全問題

    儲能是戰略性新興產業,目前電池儲能度電成本仍然偏高0.6~0.9元/kWh,距離大規模應用目標成本0.3~0.4元/kWh尚有較大差距。另外,目前電池儲能的安全和環保風險較為突出。因此,需要構建市場導向的綠色儲能技術創新體系,開發低成本、高安全、易回收的變革性儲能電池技術。

    儲能降本增效迫在眉睫,中國科學院電工研究所承擔的鋰漿料電池項目通過北京市科學技術委員會驗收。該項目一代中試產品的研發成功,在全球范圍內實現了鋰漿料電池從零到一的突破。低成本、長壽命、高安全、易回收,是儲能電池發展的綜合目標。鋰漿料電池完美解決儲能發展推廣的主要問題。鋰漿料電池低成本、高安全和綠色環保的開發理念將有效推動儲能技術和產業升級,促進儲能產業健康發展。

    、鋰漿料電池優越性

    一是電池制造成本更低,超厚漿料電極是普通鋰離子電池涂布粘接電極厚度的10-50倍,適合提供大容量的電力儲能輸出。

    二是可以再生修復,當電池使用一段時間性能下降后,通過再生技術修復電池內部界面,重新提升電池活力,達到10年以上日歷使用壽命。

    三是電池內部安全可控,當電池內部發生短路故障時,可以通過安全系統對電池內部進行可控維護,保證電池不燃燒、不爆炸。

    四是解決了電池回收的難題,當電池報廢后,漿料方便回收處理,可以通過補充缺失的微量元素,再生后用于新電池生產。據估計,鋰漿料電池制造成本比普通鋰離子電池約低1/3,未來規模生產后有望突破度電成本0.4元/kWh。

    鋰漿料電池又分為小儲能應用產品和大儲能應用產品。

    前者主要目標是替代部分鉛酸電池市場;

    后者主要應用于容量型儲能場景。鋰漿料電池是容量型長時儲能領域的重要技術方向,未來將廣泛應用于低速電動車、光伏儲能、基站儲能、家庭儲能和削峰填谷的電力儲能場景。

     

    、市場空間-近期1220億,遠期3000億

    鋰漿料電池的目標應用場景包括基站備用電源、低速電動車電池和光伏儲能、削峰填谷儲能等容量型電力儲能場景。

    ①基站備用電源部分。目前市場約有40億元的規模,隨著5G技術的普及和發展,將迎來井噴式發展。

    ②低速電動車電池部分。低速電動車電池約有880億元的市場,未來還將快速增長。

    ③容量型電力儲能市場目前規模大約在300億元,5年后將達到千億元。

    ④總之,鋰漿料電池市場空間近期1220億元,遠期未來至少3000億市場空間。

    、技術壁壘

    ①世界上第一家研發生產鋰漿料電池的創新企業。

    ②鋰漿料電池專利數量世界第一,核心技術專利已獲美國授權。

    鋰漿料電池等儲能技術入選2019國家重點研發計劃。

    ④中科院電工研究所儲能技術研究組背書

    ⑤好風光牽頭人物中科院電工研究所陳永翀博士。

    陳永翀博士是中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會副秘書長、專家委員,中國工業節能與清潔生產協會電池回收與再利用分會副主任委員,儲能科學與技術、電源技術和美國IEEE Spectrum中文版科技縱覽期刊編委,電工電能新技術儲能應用??丶s主編,中國能源互聯網專家俱樂部首批特聘專家。儲能電池技術發展方向研討會主席,中國國際儲能大會執行主席。世界銀行儲能基金項目技術專家。

    且因研究鋰漿料電池儲能技術,電工所陳永翀研究員榮獲牛頓基金創新突破獎

    、鋰漿料電池技術資料全介紹

    鋰漿料電池技術資料全介紹,有興趣參見好風光官網,

    鋰漿料電池:新興容量型電化學儲能技術新進展

    作者:陳永翀  |  來源:悅智網-科技縱覽 (新能源與節能 20171027)  |  查看次數:3076

     

    中科院電工研究所陳永翀教授團隊最早在國內開展鋰漿料電池的相關研究,并與北京好風光儲能技術有限公司合作,產學研緊密結合,建立了儲能技術研究團隊和中試研發中心。團隊目前正在建設我國第一條鋰漿料電池中試線,預計2017年底將完成主體裝備線建設,并推出第一代鋰漿料電池樣品,開展示范使用。

     

    2050年,城市人口或將超過63億,占全球人口數的2/3,超過千萬人口的大城市將迅猛增加。人們生活在鋼筋水泥的城市里,僅依靠本地發電遠遠不夠,還需要不間斷的電力供應,以滿足家庭、服務業、工業以及交通的用電需求。 “潔能+儲能+智能”已成為未來能源互聯網的發展方向,而儲能技術將為能源系統的發展及運行帶來革命性變化。當前,在眾多儲能技術中,電化學儲能技術的進展步伐最快。

    鋰離子電池因具有高能量密度和高循環效率等優勢,在全球便攜式電子設備市場中占據著大部分份額,并逐步開始應用于電動汽車和電力儲能領域。然而,由于現有動力鋰電池和電力儲能鋰電池是從手機電池等微小型電池發展而來,其結構設計和材料選擇并沒有考慮可維護再生和回收處理的環節,五年左右的實際使用壽命和電池報廢后帶來的回收再生難題不僅增加了全產業鏈成本,也成為我國儲能動力電池產業可持續發展面臨的嚴峻挑戰。另外,大規模儲能鋰電池系統的高成本以及安全隱患仍是亟待解決的關鍵問題。

    為此,一種新興的容量型電化學儲能技術——鋰漿料電池(Lithium slurry battery)發展起來了。漿料形態的電池電極最早見于1996年美國Gould Electronics有限公司申請的專利。而“鋰漿料電池”的技術名稱最早由中科院電工研究所陳永翀教授團隊在2015年專利中正式提出。

    ——

    比于傳統鋰離子電池,鋰漿料電池的全部或部分電極由活性材料顆粒、導電劑和電解液組成的漿料構成,在技術應用方面更具優勢:

     

    1. 采用漿料厚電極結構,電池成本低,回收再生容易
    一直以來,厚電極結構都是容量型電池技術研發的夢想。然而,傳統鋰離子電池的電極活性材料必須粘結于集流體上形成固定電極,粘結電極層不能太厚(一般小于0.2 mm)。若粘結電極層超厚,經過若干次循環膨脹和收縮后,粘接電極顆粒和電極層容易發生脫落,造成電池循環壽命的急劇衰減。鋰漿料電池中的漿料電極具有動態導電網絡的特征,避免了粘接電極材料脫落或松動造成的循環壽命衰減問題,因此鋰漿料電池可以采用超厚電極結構,如目前陳永翀教授團隊已驗證5 mm厚度的漿料電極仍可實現良好的充放電和循環性能。不同活性材料負載量對應的電極漿料能量密度和電池綜合能量密度(如圖1所示)。

     

    鋰漿料電池:新興容量型電化學儲能技術新進展
    圖1 不同電極活性材料在不同負載量下的(a)漿料比容量和(b)正負極綜合能量密度


    漿料厚電極的制備免去了傳統鋰離子電池薄電極的精密涂覆等昂貴制備環節,因此生產流程得以簡化,預計規模生產成本可以降低至目前鋰離子電池的1/2左右。另外,漿料厚電極非常有利于電池報廢后的回收再生。漿料補充微量損失元素后,經過低成本再生處理環節可以重新用于制造新電池,避免了報廢鋰電池酸堿處理的高成本和高污染回收環節。因此鋰漿料電池技術的開發有望實現儲能鋰電池產業的資源閉環發展,具有重要的產業戰略意義。

     

    2. 電池動態循環壽命和日歷使用壽命長
    與傳統鋰離子電池固定粘接的電極結構不同,鋰漿料電池的電極含有部分或全部非粘接固定的導電顆粒,當電池受到外力沖擊或溫度變化時,由于漿料具有動態導電網絡的特征,因此可以避免傳統鋰電池電極材料脫落或松動造成的電池容量下降問題和循環壽命衰減問題,電池的動態循環壽命長。更為重要的是,鋰漿料電池的創新技術形態使得電池內部材料界面微結構的在線修復成為可能,因此鋰漿料電池技術的開發使得儲能電池完全有可能具備十年以上的超長日歷使用壽命,為低成本長壽命儲能電池的應用發展開辟了一個新的技術方向。

    ——

    此,鋰漿料電池被認為有望在低速電動汽車、基站儲能、電力儲能等能量型或容量型儲能領域發揮重要作用(圖2)。鋰漿料電池包括兩種形態:一種是電極漿料可在電池反應器與外部儲存容器之間循環流動的電池系統,由儲液罐、電池反應器、密封管道及控制系統組成,儲能容量和功率密度可以獨立設計,適用于大規模儲能;另一種是電極漿料密封于電池反應器中,不發生外部循環流動,電池可以具有更高的能量密度、相對緊湊的結構特征和簡化的生產流程,適用于容量要求低而功率要求較高的場合,可作為電動車的動力電池使用。

    鋰漿料電池:新興容量型電化學儲能技術新進展
    圖2 外循環鋰漿料電池的(a)設計圖和(b)實物照片


    針對上述鋰漿料電池的兩種形態,陳永翀教授帶領團隊在近期的科研項目中,探索了電極漿料的制備方法;優化了電池反應器設計;推進了鋰漿料電池由實驗室小試向基地中試階段的進程,取得了一系列創新成果。

    電極漿料制備的先進方法
    在電極漿料的制備方面,項目團隊開展了多種工藝路線的研究,分析了材料體系各組分對綜合性能的影響,使其性能得以不斷優化。

    鋰漿料電池的主要特征在于電極材料的特殊性,電極材料是由可脫嵌鋰離子的固態活性材料顆粒與導電顆粒分散于電解液中形成的,導電顆粒處于動態接觸狀態,同時具有離子傳輸和電子傳導的性質。電極漿料是鋰漿料電池發生充放電行為的主體功能材料,對電池系統的性能具有重要影響。目前在電極漿料制備方面的相關研究報道大多集中于不同活性材料體系制備電極漿料的性能初步探討,通過導電劑選擇、材料體系配比、流變性能等方面的研究對電極漿料性能進行優化。

    如何制備具有優異導電性能和穩定顆粒分散狀態的電極漿料是陳永翀教授團隊重要的研究內容。陳教授團隊在基礎制備工藝研究和性能測試的基礎上,掌握了具有復合導電結構的電極活性材料設計和可控制備技術,使電極漿料性能得到明顯改善。當電極漿料中的電極活性材料顆粒之間發生輕微的動態接觸時,復合導電結構可以增加顆粒間的實際導電接觸面積,保證顆粒間良好的接觸電導。所制備的電極活性材料倍率特性相比未經改性的產品均有較大程度的提升,基本達到實用水平。

    電池反應器的突破設計
    電池反應器是鋰漿料電池的核心部件,由分別位于隔離層兩側的正極反應腔和負極反應腔構成。由于電極漿料具有黏度大、顆粒分散穩定性要求高的特點,因此陳永翀教授團隊針對電池反應器的腔體結構進行了特殊設計,以促使電極漿料在腔體內的均勻流動或分布,同時實現較好的導電性能。此外,還對集流體、隔離層等進行設計,減小電池極化內阻,提高隔離層強度,以滿足電池組裝和運行的需求,目前團隊已制備出容量大于40Ah的電池模塊。

    國內外相關研究報道中的電池反應器大多處于小型的實驗室測試模具或單通道方案設計階段,尚未見成熟的應用模塊方案。陳教授團隊創新性地提出了集流內阻解耦的模型思路。通過對不同漿料配比和反應腔厚度的電池反應動力學進行大量的模擬和性能測試,驗證了集流內阻解耦結構對于提高電池倍率性能的必要性。該技術方案顛覆了電池反應腔結構的傳統設計,解決了電池反應腔厚度增加導致電極漿料極化內阻偏大的問題,是該技術方向的一個重大突破。

    基于集流內阻解耦結構,陳教授團隊開展了低內阻高安全的復合隔離層的性能優化和電池反應腔流道的設計,開發了不同功率等級的電池反應器。利用不同的表面絕緣處理方式、涂覆配方以及涂覆工藝,并結合有限元分析對隔膜應力應變分布曲線的模擬,優化了復合隔離層的支撐結構和表面改性技術,實現了低內阻高安全的復合隔離層的制備。在對反應器的連接結構、密封性、集流體、隔膜等進行研究的基礎上,設計了電池模塊,進行相關性能測試。通過對不同反應腔結構進行流體動力學模擬,指導反應腔流道的設計,開展了百瓦級電池模塊的設計、組裝與測試工作,預計在2018年可以逐步進入示范應用階段。

    驅動系統的創新理念
    在研究過程中,陳教授團隊還提出了利用重力和氣體壓力推動電極漿料循環流動的方式,并基于“無泵鋰離子液流電池串并聯系統”的創新理念,設計了儲液罐-緩沖罐串聯供液系統以及往復式氣體驅動系統,通過改進動力氣源注入裝置提高了儲液罐內固液分布的均勻性;并結合電池模塊電路并聯和液路并聯方式設計,提高了驅動系統的密封性和絕緣特性。

    ——

    年來,隨著鋰液流電池的公開報道以及流體粘度-機械損耗-能量密度之間相互制約問題的顯現,因無需考慮驅動損耗而具有更高能量密度的鋰漿料電池引起國內外研究人員的重視。鋰漿料電池國外申請人中,日本的夏普株式會社和德國的ARYS有限公司都是較早進入鋰漿料電池領域的商業機構。國外專利申請數量排在第一位的是美國24M公司,該公司與麻省理工學院的蔣業明研究團隊合作,在鋰漿料電池技術方面申請多項專利。


    目前,國內在鋰漿料電池領域專利申請數量最多的是中國科學院電工研究所陳永翀教授項目組和北京好風光儲能技術有限公司的合作儲能技術研究團隊。團隊在電池反應腔設計、電極懸浮液制備、電池安全性能等多方面取得了突破,形成了較為系統的自主知識產權體系,目前已申請的專利數量為65項。在驅動系統方面,提出了利用重力和氣壓進行驅動的無泵系統。在電極漿料方面,主要涉及電極漿料的制備方法、回收、補鋰等技術。在電池反應器方面,對不同應用需求的鋰漿料電池進行了結構設計,提出了可行的實施方案,尤其是基于集流內阻解耦模型的創新結構設計,為厚電極鋰漿料電池的實用化開發奠定了技術基礎。


    從產品應用定位來看,麻省理工學院和24M公司主要致力于電動汽車用高能量密度動力電池的研究,即通過提高活性材料在電解液中的負載量和電極厚度,減少隔膜、集流體等非活性物質的質量占比來實現高能量密度的目標,而國內陳永翀教授團隊主要是針對低成本、長壽命、高安全和具有可維護再生特點的儲能用電池展開研究,即通過對電極關鍵材料(特別是活性材料和集流界面)、電池結構和再生系統進行創新設計,實現儲能用大容量電池成本降低和電池安全日歷使用壽命延長的目的,因此在專利體系申請和電池結構設計方面更具顯著的創新特色和獨立自主的研發路線。

    ——

    來,風能、太陽能等可再生能源受制于環境的影響,因具有高隨機性、高波動性等特點,與電力晝夜消耗峰谷差、電網穩定性的矛盾日漸突出。利用電化學儲能技術實現可再生能源并網、電站調峰等是目前解決這一矛盾的關鍵。將鋰漿料電池儲能技術應用于電力轉換系統和能量管理系統中,可以有效地實現用戶需求側管理,消除晝夜峰谷差,平滑負荷,能夠有效地利用電力設備,降低供電成本;可以促進可再生能源的利用,提高電網系統的運行穩定性;可以提高電網電能質量,保證供電的可靠性;減少電力資源的浪費,減輕環境污染。

     

    [專家介紹]
    陳永翀:中科院電工所儲能技術研究組組長,中國科學院大學教授,入選中科院電工研究所創新人才計劃。鋰漿料電池技術發明人,電動汽車VEG模式倡導者,致力于儲能電池和動力電池技術領域的研究工作。兼任中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會副秘書長、專家委員,中國化工學會儲能工程專委會委員,《儲能科學與技術》雜志編委,中國能源互聯網專家俱樂部首批特聘專家。

     

    注意再好的邏輯,也得結合大盤漲跌趨勢來選擇介入跟退出的時機。以上內容僅是基于行業以及公司基本面的靜態分析,非無動態買賣指導。股市有風險,入市需謹慎,操作請風險自擔。

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