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聚合物电池的材料优势

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-11-07
 

PolyJoule圆柱形聚合物托盘。

从金属基电池的转变可能为可再生能源储能系统铺平道路。

随着对煤炭与化石燃料的转变,风力发电厂与太阳能发电厂正在全球兴起。像这样的替代方案主要是补充性的,由于其天然的间歇性,只能为电网提供一小部分的电力。来自风车和太阳能电池的过量供应需要以一种方式储存,例如,当需要时可以很容易地接入电网,通常在用电高峰的时段里。

过量能源通常存储在大型锂离子电池内,然而这种方法带来了可持续性的担忧。PolyJoule是在位于波士顿的初创公司,该公司针对大规模电池储能系统提出了一种新的解决方案,这种解决方案独特地不需要金属。

在该文章中,我们将讨论储能系统,PolyJoule系统优势,以及对该行业的潜在影响。

储能系统

在追求净零碳排放(net zero emission)的过程中,电池储能系统(BESS)将成为促进可再生能源使用的极有价值的资产。太阳能、风能等可再生能源面临的一个主要挑战是其非连续的输出:如果没有阵风或云,就不能产生能源。这就是电池储能系统的重要地位,在高产期储存多余的能量,然后在低产期使用。这样,随着化石燃料与煤炭发电厂的逐步淘汰,储存可再生能源可有效维持电网的可靠性与稳定性供应。

除了大型电网,电池储能系统还具有商业和住宅应用。通过先进软件算法,该系统可以选择何时存储和释放能量。在高需求时段释放能量被称为调峰。该过程减少了能源的购买量,并且为电网减轻了压力。因此,电力激增的可能性较低,当地电网的可靠性提高。

即便是除了电网,储能也可能更加重要。例如,偏远地区和发展中国家的许多地方依靠分散式微电网提供电源。有限的道路与长距离所需的能源运输使可再生成为一个合理的选择。这些偏远地区意味着强健的存储系统对于满足他们的需求至关重要。

塑料代替金属

然而,开发电池储能系统面临的一个挑战是,电网储能所需的电池要比那些电动汽车内发现的大的多。这意味着,他们需要更多量的锂,锂在汽车行业和许多其他行业中高需求的元素。出于这样的原因,预计2030年,电动汽车需求增长10倍,锂和其他电池金属也将随之增长。

为了完全避免这一挑战,PolyJoule已经开发了基于塑料而非金属的电池。

从供应链角度来看,塑料基电池的一个主要优势是其使用的聚合物可以从常见的工业原料制造。其结果是材料更丰富,最终减轻供应链压力。

聚合物电池还提供超过当前行业标准的安全改进。虽然锂离子电池包含有助于离子转移的易燃液体电解液,但导电聚合物电池所需的液体要惰性得多。测试表明,任何程度的过充、损坏或短路都不会使PolyJoule的产品出现热失控。无可燃性风险意味着没有昂贵的温度控制系统,对终端用户来说更安全。

此外,PolyJoule电池标称的运行温度范围在-4050度之间,而锂离子电池的平均运行温度范围在-2050度之间。考虑到电池储能系统应用,在偏远地区或许要面临极热或极寒天气,聚合物电池在恶劣条件下不受影响地运行,且无需气候控制系统是一个巨大的吸引力。此外,PolyJoule预计导电聚合物电池的寿命可以持续超过20年或1.2万次循环,是锂离子电池电池寿命的两倍多。

上升阶段

我们正经历着全球可再生能源的蓬勃发展。目标截止日期从2030年到2050年不等,但目标是相同的:使用替代能源实现碳中和。

电池技术已经成为焦点,特别是锂离子电池,但所有使用相同电池的细微变化的工业和应用都将对原材料产生巨大的需求和压力。多样化的电池技术,如导电聚合物,可能有助于加快计划,并将碳中和从理想变为现实。

 

中国化学与物理电源行业协会 杨柳翻译

2022.11.2

 
 
关于我们:中国化学与物理电源行业协会(China Industrial Association of Power Sources,缩写:CIAPS) 是由电池行业企(事)业单位自愿组成的全国性、行业性、非营利性的社会组织。协会成立于1989年12月,现有530多家会员单位,下设碱性蓄电池与新型化学电源分会、酸性蓄电池分会、锂电池分会、太阳能光伏分会、干电池工作委员会、电源配件分会、移动电源分会、储能应用分会、动力电池应用分会和电池隔膜分会等十个分支机构。
本会专业范围包括:铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、氢镍蓄电池、锌锰碱锰电池、锂一次电池、锂离子电池、太阳电池、燃料电池、锌银电池、热电池、超级电容器、温差发电器及其他各种新型电池、电池系统解决方案,以及各类电池用原材料、零配件、生产设备、测试仪器和电池管理系统等。

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