2019年以來,鋰電儲能市場發展迅猛,國內外出現多個儲能項目公開招標或者投運,應用場景包括儲能電站、風場調頻、太陽能發電存儲、用戶側、通信基站等。與此同時,儲能也被看作是動力電池梯次利用的重要途徑,吸引了大批企業入局。但在相關人士看來,進軍儲能市場也并非那么簡單。
12月27日-28日,“廣東省電池行業協會2019年會員大會”在東莞塘廈三正半山酒店隆重召開,大會同期舉辦金冠獎頒獎典禮、首屆粵港澳大灣區電池產業高峰論壇。本次大會由瀚川智能總冠名,吸引包括政府領導、協會領導、電池產業鏈企業高層、相關媒體等超過500人的積極參與。
在12月27日上午舉行的“宏觀趨勢專場”,廣東博力威科技股份有限公司(以下簡稱“博力威”)研究院院長郭華軍,針對國內新型儲能器件材料的發展現狀與趨勢,帶來《高倍率鋰電儲能器件的研發》的主題演講。
博力威研究院院長郭華軍
郭華軍首先提到,“新能源車動力電池講求高能量密度、高功率密度以及長循環壽命,儲能器件也是如此。當前,儲能載體主要分LIC(鋰離子電容器)、LIB(鋰離子電池)及EDLC(雙電層電容器)三種。三者相比較之下,LIC具有比EDLC更高的能量密度以及比LIB更高的功率密度。
正因為如此,LIC應用于儲能領域有著明顯的優勢,在日本LIC技術已經相對成熟,被批量應用于儲能領域。但是國內對于LIC的研究起步較晚,同時受電極材料、預嵌鋰技術、器件設計與制造技術的制約,導致其商業化道路受阻。
要想實現LIC的規模化應用,必須解決上述難題。首先就需要開發低成本、高性能的電容器電極材料。博力威研究發現,木質素可穩定存在于堿性體系下。與此同時,木質素結構中的酚羥基能夠絡合Fe3+。
大會現場
博力威通過實踐得知,采用木質素基分級多孔活性炭制備正極材料,其不僅具有良好的雙電層電容特性,還具有高比容量、優異的倍率性以及循環穩定的特點;此外,木質素基炭負極材料,不僅具有良好的倍率性,而且兼具長而穩定的充放電平臺。可見,木質素基可有效改善LIC性能。
其次是改進鋰離子電容預嵌鋰技術。郭華軍提到,當前鋰離子電容預嵌鋰技術分兩種:一種是電化學預嵌鋰,但這種方式操作繁瑣,需拆電池。另一種是金屬鋰粉預嵌鋰,這種方式對環境要求苛刻,預嵌鋰不均勻,添加量難控制,需要開發簡單、高效的預嵌鋰技術。
“如果采用正極原位預嵌鋰技術,可有效改善這個難題”。郭華軍表示,其原理是利用預鋰化劑的不可逆容量的特性,實現對負極的預嵌鋰。這種方式具有預嵌鋰均勻;程度可控;環境要求溫和的優勢。
以21700鋰離子電容為例,通過上述優化后,在2~4 V電壓范圍內,圓柱型21700鋰離子電容器容量為200mah;靜電電容為333 F;比能量10.7 Wh/kg;體積比能量為22.2 Wh/L。以30 C電流循環10萬次之后,鋰離子電容器容量保持率為88%,表現出優異的循環穩定性。
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博力威致力于動力電池、筆記本電池、移動電源產品研發、生產、銷售及相關服務。公司通過了ISO9001:2000國際質量管理體系認證,建立了先進的研發中心。研發骨干均擁有多年的產品研發經驗,設計開發系列符合市場需求的動力電池、筆記本電池產品。公司擁有兩個專業配套電池組裝廠,可提供月產150萬套電池組的能力,可為客戶提供不同領域使用的電池設計與生產。