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  • 世界儲能日:修復鋰離子電池的缺陷

  •  2021/11/13
  •   儲能是碳密集型行業(即汽車和能源行業)持續電氣化的關鍵推動因素。電動汽車的普及和可再生電網的平衡推動了儲能的發展,以在太陽能和風能不足的時期提供電力。

      鋰離子等能量密集型電池技術為便攜式電子設備、電動汽車和固定存儲開辟了新的途徑。IDTechEx 預測,僅電動汽車的鋰離子電池需求就將超過 2500 GWh。然而,鋰離子電池的采用并非沒有代價——它們仍然存在技術和環境問題。

      回收和循環經濟

      為鋰離子電池開采鈷和鋰遠非環保。大多數鈷來自剛果民主共和國的礦山,那里的采礦污染問題因侵犯人權而變得更加復雜。由于提取過程需要大量的水,鋰礦開采對水資源稀缺的地區影響很大??紤]到某些材料在到達電池制造商以形成成品之前的陸路和海上路線時,傳統電池供應鏈會產生進一步的環境影響。

      回收通過在供應鏈中“關閉循環”來解決這個問題。公司可以從報廢電池和電池制造廢料中回收有價值的金屬,目前正在開發更環保的工藝來實現這一目標。IDTechEx 介紹的回收商,包括 Battery Resourcers 和 American Manganese,在其濕法冶金工藝中采用酸浸和溶劑萃取。與過去回收商使用的純火法冶金技術相比,這些工藝的能源需求更低,后者涉及將金屬熔煉導致價值損失。通過將電池回收設施與制造設施位于同一地點,可以進一步優化該解決方案,以允許更多地回收生產廢料。

      增加鋰離子電池供應鏈的循環性將減少該技術對環境的擔憂。然而,必須采取進一步行動來提高電池金屬開采的可持續性,直到有足夠的數量在供應網絡中流通。此外,隨著電池化學物質的發展,回收商必須相應地調整他們的工藝,并且浪費不需要的金屬可能是不可避免的。

      IDTechEx 報告“鋰離子電池供應鏈 2020-2030”和“鋰離子電池回收:2020-2040”解決了鋰離子電池供應鏈和回收前景。

        高級鋰離子及其他能源

      鋰離子電池正慢慢達到其性能極限。在能量、功率和循環壽命之間總是需要權衡。鋰離子是一項相對發達的技術,但固態、鈉離子和氧化還原液流電池等替代品為該領域帶來了新的創新。

      在固態電池中,易燃液體電解質被固體替代品取代,從而創造出更安全的電池。通常,最流行的類型是氧化物、硫化物和聚合物系統,但還有各種其他解決方案,每個都有自己的優點和缺點。它們可以兼容高壓正極材料和高容量鋰金屬負極,除了提高安全性外,還可以將能量密度提高到 1000 Wh/L 以上。IDTechEx預測,固態電池市場將影響供應鏈,到 2031 年將超過 80 億美元。有關固態電池的更多詳細信息,請隨時參考 IDTechEx 報告《固態和聚合物電池 2021-2031》 :技術、預測、玩家”。

      除了鋰,鈉離子電池最近也引起了人們的興趣,部分原因是寧德時代公開進入鈉離子市場。這些電池具有實現高倍率和長循環壽命的潛力。然而,鈉離子較大,因此能量密度較低,盡管鈉離子電池的重量能量密度可與 LFP 型鋰離子相媲美。與鋰相比,鈉更容易獲得,并且可以民主地分布在世界各地。鈉離子的另一個優勢是它通過與鋰離子類似的基本操作原理運作,因此如果可以轉移鋰離子開發的經驗,可以加速商業化。

      氧化還原液流電池 (RFB) 是一種無毒且不易燃的固定式存儲替代鋰離子電池,其功率和能量可以獨立縮放。這種更高的安全水平,加上更長的循環壽命和更適合長期儲存,意味著 IDTechEx 預計在下一個十年末將大量采用 RFB,如更新的報告“氧化還原液流電池 2021-2031”中所述.過去,RFB 一直在努力與成熟的鋰離子電池競爭,但這種情況正在發生變化,在本報告更新中,IDTechEx 解釋并闡述了氧化還原液流電池在未來可能發揮的作用。

       更多探索

      鋰離子已成為能源轉型的關鍵技術和推動者,但并不是一個完整的解決方案。需要在發展循環經濟和解決鋰離子電池內部的競爭因素方面取得進一步進展,以進一步提高性能指標。鋰離子以外的儲能技術也可以發揮作用,尤其是對于固定式儲能系統。 本文由廣州曼頓科技有限公司旗下的通頓電源網站轉載。如有侵權,請聯系刪除。

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