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目前，储能项目特别是储能电池项目在发电侧、电网侧、用户侧、微电网、通信储能、应急电源等领域发展迅速。

 

储能技术包括四种主要类型：

● 物理储能：

抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、海水储能、超导储能；

● 化学储能：

氢气和碳储存；

● 电化学储能：

电池储能、超级电容储能；

● 储热和冷藏

在各种储能技术中，电池储能是发展最快、最受关注的储能技术方向。本文主要介绍储能电池的种类及相关技术分析。

 

什么是储能电池

电池是用来储存电力的。就应用而言，它们是储能电池。因此，所有的锂电池都是储能电池。然而，为了区分应用，我们可以将电池分为：

● 消费类电池

● 动力电池

● 储能电池

消费应用在手机、笔记本电脑、数码相机等消费品中，而包括动力轮电池在内的动力电池实际上是一种储能电池，主要用于电动汽车。

 

储能电池的类型

表征储能电池性能的特征参数有很多，其中最重要的是电池的功率特性和容量特性。因此，根据不同储能应用场景对电池功率容量比的不同要求，储能电池大致可分为三种：

● 容量类型（≤0.5C）

● 能量类型（≈1C）

● 电源类型（≥2C）

比例越高，电池的功率密度越高，但容量密度越低，单位容量的价格也越高。目前，在各类储能电池中，液流电池和锂浆电池是典型的大容量电池，锂离子电池中的钛酸锂电池是一种典型的动力电池。

其他类型的电池可以通过改变电池材料和工艺进行一定程度的调整，以适应不同的储能应用场景。

 

 

动力电池与储能电池的比较

由于车辆体积和重量的限制以及起动和加速的要求，动力电池比普通储能电池有更高的性能要求，例如：

● 高能量密度

● 电池充电速度快

● 大放电电流

然而，对普通储能电池的要求并没有那么高。根据该标准，容量低于80%的动力电池不能再用于新能源汽车，但只要稍作修改，它们也可以用于储能系统。

从应用场景来看，动力锂电池主要应用于电动汽车、电动自行车等电动工具，储能锂电池主要用于调峰调频电力辅助服务、可再生能源并网、微电网等领域。

 

储能电池技术分析

未来，用于功率调峰储能的大容量电池和用于功率调频储能的大型功率电池仍需技术创新和突破。储能电池的技术内容主要包括六个方面：

● 材料技术

● 结构技术

● 制造技术

● 应用技术

● 维修技术

● 回收技术

 

材料技术

18650电池的核心材料包括阴极材料、阳极材料和电解质材料。辅助材料还包括分离器、收集器和电池外壳材料。

在过去的三十年里，锂离子电池材料的研发主要集中在提高材料的能量密度、循环寿命和安全性能，以及开发低成本的材料制备技术；液流电池材料的研发主要集中在电解质和隔膜材料的改性上。

尽管材料的进步可以带来电池性能的显著提高，但能够产生实际效果的材料创新过程实际上非常缓慢。因此，尽管电池材料至关重要，但它们并不是电池技术研究的全部。

 

 

结构技术

并不是所有的电池都可以称为储能电池。系统功率在1KW以上的可以称为储能电池；系统功率≥1MW，用于储能电站的电池称为电能蓄电池。储能电池的结构技术包括电池单元内部结构技术和外部系统结构技术。与小型消费电子产品电池不同，储能电池结构更为复杂，具有串并联系统的要求，具有高功率、大容量的特点。

现有的储能和动力锂电池是由手机电池等小型和微型锂离子电池发展而来。从内部结构来看，所有类型的锂电池都使用粘性薄膜电极结构，这给储能锂电池性能一致性的设计带来了根本性的结构问题。此外，当电池被报废和回收时，只有接合电极可以被压碎。内部破碎的铝箔、铜箔材料和Co、Li元素需要通过冶金回收，回收成本高，存在酸碱废液污染处理的风险。

 

制造技术

储能电池制造技术与电池结构设计密切相关。储能电池系统的串并联特性要求电池必须具有良好的一致性，因此生产过程的智能控制尤为重要。

如何利用低成本的设备和技术制造高性能储能电池是一个矛盾，也是储能电池制造技术发展的关键问题。现有的锂离子电池生产工艺是从过去的胶带生产工艺过渡而来，以满足电池薄膜涂层电极的精度要求。此外，电池产品型号缺乏标准化，导致电池生产过程中材料利用率低、产品合格率低、设备运行率低、制造成本高。

 

 

应用技术

储能电池的应用技术主要指：

● BMS

BMS（电池管理系统）是连接电池主体和应用端的纽带。主要对象是二次电池。目的是提高电池的利用率，防止电池过充电和过放电。

● PCS

PCS（电池储能系统能量控制装置）是与储能电池组相匹配，连接在电池组和电网之间，并将电网能量存储在电池组中或将电池组能量反馈给电网的系统。

● EMS

EMS（Energy Management System，能源管理系统）是现代电网调度自动化系统的总称，包括计算机、操作系统和EMS支持系统、数据采集和监测、发电自动控制和规划以及网络应用分析。目前，许多储能示范项目由储能电池公司和电网公司直接实施，缺乏责任认定标准和应用技术标准，给后期系统运维和可能的事故认定带来了困难。

 

维修技术

储能电池的维修技术包括电气维修技术和电池系统在线再生技术。在线再生技术是新型储能锂电池的一个新技术方向。蓄电池系统电气维修技术包括：

● 环境腐蚀修复

● 电气绝缘老化检测

● 电气连接检测

● 温度和压力传感维护

● 电池检测技术

从理论上讲，除了电池活性颗粒的晶格无序和集流体的腐蚀脱落外，储能锂电池的其他界面问题可以通过在线再生来解决。电池使用一段时间后，可以通过原位修复正负电极材料表面的SEI膜、补充和更换电解液等方式来修复电池性能，从而延长储能锂电池的实际日历使用寿命。

 

 

回收技术

任何电池都有使用寿命。目前，我国消费类小电池的使用总量为数亿只，且大多体积较小，废旧电池的利用价值较低。此外，它们在使用中分散，大部分被当作生活垃圾处理，存在潜在污染。废弃的储能电池不能像小型消费电池那样丢弃在环境中，必须回收利用。储能电池的回收技术包括：

● 废电池更换技术

● 安全运输技术

● 回收技术

● 资源复用技术

目前，铅酸蓄电池的回收再生技术相对成熟，但在不规范的回收过程中存在污染风险。

锂电池的回收工艺和技术尚不成熟，需要结合材料技术和结构技术，开发出便于回收再生的新能源蓄电池技术，并在产品设计上进行创新和改进。

 

总结

在储能电池的六大技术中，电池材料是基础，重点研究电池新材料非常重要，而技术工程项目则应重点突破其他非材料技术。基于现有商业和示范储能电站的经验，围绕低成本、长寿命、高安全、易于回收的总体目标，开发各种容量的峰谷储能电池。

动力型调频储能电池和能量型复合储能电池与其他类型的储能技术合作，支持储能行业的快速发展。“可再生能源+储能”是新能源发展的必然选择，储能应用场景的复杂性决定了储能电池技术的多元化发展方向。未来，用于功率调峰储能的大容量电池和用于功率调频储能的大型功率电池仍需技术创新和突破。