面向规模化安全储能的碱性二次电池

成果编号：38410

价格：面议

完成单位：南京航空航天大学

单位类别：211系统院所

完成时间：2023年

成熟程度：小批量生产阶段

服务产业领域：能源环保

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发布人：韩远离线

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发展储能尤其是大规模储能以及开发绿色可持续能源已成为我国和世界发达国家的能源发展战略。目前，对于城市敏感区域或人员密集区域的用户侧电网储能建设，主要技术路线仍然是集中在磷酸铁锂锂离子电池技术路线，也包括还没有形成成熟的钠离子电池、及具有污染性的铅酸电池等。而自2018年以来，国内外锂离子电池储能系统（电站）发生多起火灾事故，引发各界对储能系统安全问题的重视。目前在国家大力提倡风光电一体化发展的同时，对安全电化学储能也提出了新的要求。国家发改委在2021年7月15日印发的《国家能源局关于加快推动新型储能发展的指导意见》中指出，新型储能在推动能源领域碳达峰碳中和过程中发挥显著作用。力争在2025年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变。在高安全、低成本、高可靠、长寿命等方面取得长足进步，标准体系基本完善，产业体系日趋完备，市场环境和商业模式基本成熟，装机规模达3000万千瓦以上。到2030年，实现新型储能全面市场化发展。由此可见，未来10年内，国家对安全大规模储能的投入力度逐渐加大，开发新一代安全电化学储能技术，未来的市场空间发展很大。在目前被认为最安全的电化学储能体系中，碱性水系电池如镍氢、镍镉、镍铁等系列二次电池，因其电解液为碱性氢氧化钾水溶液，从根本上杜绝了极板过热导致的起火爆燃等危险因素，在规模化储能领域中具有极其重要的应用前景。虽然目前的碱性水系电池虽然还各自存在一定的缺陷，但在安全、环保、以及大规模储能应用领域，还具有很大的发展空间和市场潜力。开发新一代碱性水系高能二次电池，以及偶联光伏、风电设备的研究意义重大。基于此，本项目针对目前大型电站安全电化学储能的需求，拟提出新型碱性水系二次电池体系的开发，其中包括新型镍铁、镍锌等电池体系，以适应在宽温域下的高储能容量、长循环寿命，以及大电流密度充放下高稳定性的测试及应用。

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成果介绍

科技计划：国家级：

成果形式：新技术、新工艺、新产品、新材料、新装备、新品种、新标准、其他

合作方式：技术转让、技术开发、技术咨询、技术服务、技术入股、人才培养、共建载体、其他

参与活动： 2023年高校院所走进镇江产学研合作对接活动第二届江苏产学研合作对接大会 2023年高校院所服务苏北五市产学研合作对接活动

专利情况：未申请专利

成果简介

综合介绍

创新要点

所开发的新型碱性二次电池相比传统电池无论是在电极材料构型、还是在与电解液及隔膜等参数工艺的匹配上都进行了革新式的优化，不仅可实现免维护运作，还将储能成本控制在2000元/度电以下。

技术指标

所开发的碱性二次电池在安全和价格方面可达到铅酸电池水平，具有超长循环寿命及较高的比能量密度。（1）系统重量比能量达32~70Wh/kg，系统体积比能量达70~110Wh/L，（2）可满足宽温域-25℃~55℃下充放电；（3）使用寿命在10000次循环以上。

其他说明

新一代碱性二次电池技术具有很强的前瞻性，与绿色、低碳、新能源储能等前沿应用相吻合，将该电池体系的优势应用领域扩充至涉及节能、环保、减排、未来能源的很多关键技术领域，形成与时代的同频共振，足以解决行业发展的许多关键问题。具体来说，新一代铁镍电池技术在以下应用领域具有竞争优势：（1）储能领域特别是大容量、大规模、城市等人员密集区域及特种应用储能；削峰填谷储能、海陆太阳能风能储能制氢及长时储能；（2）电动叉车等工业车辆、工程车辆、农业车辆领域；（3）轮船、游（潜）艇等水域交通领域；（4）铁路、地铁、城铁等轨道交通领域；（5）军工领域车船启动及供电、舰船潜艇动力、航空地勤、基地用电建设等，尤其是涉及极高温、极低温、宽温域、高安全等军用领域；（6）新能源车领域纯电动校车、旅游观光车、公共交通等；（7）汽车，尤其是商用车、重型卡车启动电源或者启动＋驻车使用一体化电池应用领域。

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