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2023中国国际新型储能发展峰会院士观点荟萃|深电协盘点

佚名2023-10-21

10月17日，以“洞悉能源变革新趋势、构建储能产业新生态”为主题的2023中国国际新型储能发展峰会（INES2023）在深圳举行，在此次论坛上，5位院士分别...

10月17日，以“洞悉能源变革新趋势、构建储能产业新生态”为主题的2023中国国际新型储能发展峰会（INES2023）在深圳举行，在此次论坛上，5位院士分别就当前储能发展中面临的各类痛点，分享了最新看法和相关的解决方案。

赵天寿院士:长时储能技术存在较大缺口，是储能技术的重要发展方向

中国科学院院士赵天寿院士在《长时储能》的分享中指出，储能将成为保障能源安全的核心技术之一。未来要实现碳中和，意味着风光用能占比将提升至60%，对应风光装机50亿千瓦，按照20%-50%配储能测算，对应储能装机10-25亿千瓦，将超过目前煤电装机总量，行业年产值超万亿元。他同时指出构建新型电力系统需要不同时长的规模化、高安全储能技术，而长时储能缺口最大。而电化学储能技术中，液流电池储能体系具有储能时长灵活、适合长时储能、易规模化、无地域现状等优势，是较理想的储能技术，有望满足新型电力系统对储能的所有要求。赵天寿认为，推动液流电池产业化的关键，在于提升电池电流密度及电解液利用率，实现系统降本。而提升液流电池电流密度关键在于突破液流电池所涉及的界面特性、电荷转移和界面温度浓度等界面电化学反应问题和传输机理、尺度效应和结构特征等空间能质传递特性等电化学问题。他分享了他的研究思路，建议从热物理与电化学学科交叉的研究视角出发，研究跨尺度多子传递与电化学反应耦合机理；多场驱动多子传递与反应协同调控方法；热-电化学耦合理论，从而探索出高性能低成本长寿命液流电池储能系统。

成会明院士：宽温域电池需求迫切，铝负极具有较好的宽温优势中国科学院院士成会明做《宽温域铝基储能电池的研发进展》主题报告时，分享了国内外宽温域电池的在电极材料和电解液方面的研究现状，当前美、法、德、日等国家都已进行相关技术和产业布局，我国在电极材料方面处于领跑地位，其中铝基复合负极可以支持零下70摄氏度，深圳先进院的宽温锂电已实现负70-80摄氏度宽温。在电解液方面，我国复旦大学乙酸酯类溶剂实现负70摄氏度到55摄氏度、氟化电解液实现负30到70摄氏度，在国际上处于并跑状态。

当前，铝被应用于一次铝-空气电池、可充电铝-氧气电池、铝离子电池、铝-石墨双离子电池、铝-硫电池等。而铝在锂离子当中的应用最常用作正极集流体，在锂离子负极活性材料以基础研究为主，目前中科院深圳先进院率先开展中试研究。成会明所在的团队通过对铝负极的探索，提出了铝负极/集流体一体化设计思路，验证了铝负极具有明显宽温域优势。但铝负极面临的关键挑战在于铝负极体积膨胀粉化，界面反应不均。在解决体积膨胀粉化上，目前的解决方案：一是从铝基负极结构设计着手，采用多孔结构设计与表面碳包覆相结合，改善结构稳定性。实验表明：多孔铝/碳复合负极较未改性铝负极电池循环性能提升约5倍；其次，通过中空铝/碳复合微球修饰设计，提高结构稳定性；第三，通过一体化、柔性电极设计，减少界面阻抗，提高倍率性能。在界面调控方面：一是通过活性/非活性异质纳米界面改性铝负极，改善反应均匀性。

杨裕生院士：硫-锂子电池安全性、比能量和循环性高，既可用于动力电池及规模储能

中国工程院院士杨裕生在分享《新型储能电池----硫-锂离子电池》中，指出：与锂硫电池和原有锂离子电池相比，硫-锂离子电池体系具有众多优势

1.循环寿命优于锂硫电池，且无穿梭效应，电解液廉价;

2.消除锂硫电池的锂枝晶短路安全隐患;

3.电池比能量高于磷酸铁锂锂离子电池，与三元电池相当;

4.有机硫化物电位低，不致像三元材料那样会氧化电解液，电池安全性提高;电导率在109至104Scm1，远高于单质硫10-30Scm¹，有利于改善电池倍率性能;

5.不需稀缺的镍钴金属，可谓“资源无限”;

6.以金属钾(钠)替换锂，就可做出钾(钠)离子电池。

他认为硫-锂离子电池亦存在不足:一是有机硫化物的电位偏低，串联的节数要加多;二是要多用锂;但制备耗能少，可以抵消锂价。在新能源领域“安全第一”逐渐深入人心的背景下，他预期硫-锂子电池安全性、比能量和循环性高，既可用于动力电池及规模储能，未来规模可与磷酸铁锂，三元材料相当。同时，他指出硫-锂离子电池新体系SPAN的原始专利已到期，而硫-锂离子电池未申请专利，他呼吁产学研资各界协同合作，共同推动我国新型电池大步向前进!中国工程院院士杨裕生在分享《新型储能电池----硫-锂离子电池》中，指出：与锂硫电池和原有锂离子电池相比，硫-锂离子电池体系具有众多优势

1.循环寿命优于锂硫电池，且无穿梭效应，电解液廉价;

2.消除锂硫电池的锂枝晶短路安全隐患;

3.电池比能量高于磷酸铁锂锂离子电池，与三元电池相当;

4.有机硫化物电位低，不致像三元材料那样会氧化电解液，电池安全性提高;电导率在109至104Scm1，远高于单质硫10-30Scm¹，有利于改善电池倍率性能;

5.不需稀缺的镍钴金属，可谓“资源无限”;

6.以金属钾(钠)替换锂，就可做出钾(钠)离子电池。

刘科院士：基于可再生能源的绿色甲醇技术氢能技术，是现实的碳中和路径

澳大利亚国家工程院外籍院士/南方科科技大学创新创业学院院长及清洁能源研究院院长刘科在《碳中和背景下的储能及长时储能技术》中提到，储能要从宏观的视角、科学的态度来看，未来大规模的电池储能方式必须和核电的成本竞争，GW级的储能方式需要整个电力行业去思考。另外，除了短时储能还要考虑长时储能，液体是最佳的能源载体也是最佳的储能载体。基于成本、安全等综合考虑，他认为绿色甲醇是碳中和背景下的长时储能技术，并提出了现实的碳中和路径:基于可再生能源的绿色甲醇技术氢能技术。他指出，如使用生物质为碳源，产品甲醇中，绿色能源构成100%；如使用煤炭为碳源，产品甲醇中，绿色能源构成-75%；不稳定的可再生能源用绿色甲醇存储。他还进一步指出，绿色甲醇混合动力可解决电动车里程焦虑，过冬及快充站建设等痛点。此外，绿色甲醇是交通领域最低成本的解决方案。与汽柴油相比能够，使用绿色甲醇作为燃料，能够降低颗粒物、氮氧化物及CO2等排放。未来，甲醇基燃料可用于汽车、船舶、无人机。

孙金华院士：守住电化学储能行业的安全底线，是实现双碳目标的最基本保障

欧盟科学院院士孙金华在《电化学储能行业火灾形势及安全技术挑战》中指出，安全是电化学行业发展的痛点和瓶颈问题。2022年全球储能电站，公开报道17起火灾，每座储能电站每年接近千分之二或三的概率。他建议从技术、标准、管理的角度多方系统提升电化学储能的安全实践，守住电化学储能安全底线，保障行业健康发展。针对电池安全的技术方面，他给出了如下解决举措。一是从电池材料、全电池系统安全设计及生产工艺提升电池的安全性，发展电化学性能良好的本质安全型储能电池；二是大力发展锂电池极早期故障诊断技术的产业化与工程应用，如超声无损监测技术、电池热失控早期光纤原位监测技术串、并联电池组虚接及电池内部微短路故障诊断技术等；三是发展集热管理、故障诊断、监测预警和灭火协同的一体化技术；四是基于互联网和云数据的储能系统智能安全管理技术平台，实现远程监控+智能预测+分级预警+高效处置>系统安全；五是，探索站房式储能电站安全防控技术系统。

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