锂离子电池,众所周知发展了那么多年,商业化、技术上还是有优势的,除了能量密度低,钒电池的能量转化效率也比较低,是锂电池的70%-75%。而在储能领域,钒电池的竞争对手已不是锂离子电池,因为安全性的问题,国家能源局拟规定中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池,向社会发布了征求意见稿。相关知识介绍如下!
钒电池不可以应用于新能源汽车,因为钒电池的能量密度太低,为了实现同等储电量,钒电池的体积是锂电池体积的3-5倍,质量也会相应增加,汽车的内部空间十分有限,且质量太高又会更加耗电,所以钒电池无法作为新能源车动力电池。但在储能领域,钒电池还是有前景的,钒电池相比锂电池则是有优势的。
1、虽然磷酸铁锂安全性高,但终究还是存在燃烧风险,而钒电池安全性更高,无燃烧风险。安全性对于储能充电站来说是最重要的,出现爆炸事故,损失非常严重,对工作人员也存在生命威胁;
2、钒电池循环寿命长,达1-2万次,而锂离子电池中,储能用磷酸铁锂,循环次数一般最高6000次,最低要求3500次,设计寿命超10年;
3、钒电池能源安全性高,截至2021年底,中国钒资源储量世界第一,占比达39%,产量占全球68%。而锂矿主要分布于南美洲、澳大利亚等国家及地区,中国储量占比仅为7%,容易被掐脖子;
4、钒电池初装成本高,约为锂离子电池的两倍,实现规模商业化后有望降低。如从全生命周期来计算,钒电池的成本则具有优势,因为钒电池循环寿命长、电解液基本可回收。
钒电池在储能领域有望部分取代锂电池,钒电池安全性能突破,易于扩容,而锂电池扩容风险更大。钒电池充放电对容量损耗极低,全生命周期性价比突出,适用于储能领域,特别是光伏、风电等新能源领域的大规模储能。不过在储能领域,钒电池也存在一个强劲的对手,那就是钠离子电池,且目前钠离子电池的商业化应用更快。
钒电池因具备高安全性、寿命较长等特点,被视为新储能方向,受到了资本追捧。目前,中国最大钒电池厂家是辽宁格瑞帕洛孚新能源,专注钒电池的研发及生产,是辽宁省“专精特新小巨人培育企业”,2022年7月,公司500兆瓦储能钒电池系统集成项目已开工建设,将成为亚洲最大的钒电池生产基地,预计年产值30亿元。目前该公司还未上市。
1、攀钢钒钛
钒资源龙头企业,产品以钒铁、钒氮合金为主,也可生产钒电池所需电解液,公司托管的攀研技术有电解液试验线,拥有钒电解液生产技术,具备扩大钒电解液生产规模的实力。
2、上海电气
公司专注能源装备领域,2011年已组建上海电气液流储能团,致力于自主研发钒电池。已经攻克了电池关键材料、电池密封、电池自动化生产及系统集成技术瓶颈,成功研制出5kW/25kW/50kW电堆,百千瓦级集装箱式全钒液流电池储能系统,具备钒电池自动化生产线,年产能250MW/1GWh。
3、河钢股份
虽然是一家钢铁企业,但钒之前主要应用于钢铁业,因此对于钒资源的冶炼,公司具备技术强大的技术实力,是中国最大的钒钛制品基地之一,一直致力于钒钛技术的开发应用,目前拥有2.2万吨的钒制品产能。
4、智光电气
公司研制了大功率钒电池储能PCS系统,采用了特有的电力电子拓扑结构和控制技术,解决了钒电池组占地面积大,液路设计复杂,单机功率有限等阻碍钒电池发展的问题,提升了钒电池储能系统整体技术水平。
5、安宁股份
公司主要从事钒钛磁铁矿的开采、洗选和销售。钒钛磁铁矿是以含铁为主,共伴生钛、钒、钪、钴、镍、铬、镓等元素的多金属共伴生矿,是低合金高强度钢、重轨、钒电池、钒产品、钛材等国家重要基础产业的原料。
6、易成新能
由公司参股孙公司开封时代新能源科技有限公司负责筹建,项目达成后可实现全钒液流电池电堆300MW/年的生产规模,目前全钒液流电池已完成试产,处于推广阶段。
7、新天绿能
公司投资建设了河北丰宁东梁储能一期项目,该项目装机容量100MW,同时采用了全钒液流电池储能技术,储能容量为2MW、8MWH。
8、振华股份
公司在铬化学品制备过程中,对含钒副产物的提取和利用,实现了技术突破并实现经济效益,公司自主建设并培养了“高选择性钒吸附材料制备创新战略团队”,成功入选了湖北省的“双创战略团队”。
9、海德股份
公司与中钒储能和中国科技签署了《全钒液流储能电池产业开发合作协议》,共同出资设立全钒液流储能电池产业开发公司,推进钒矿资源整合、高纯钒冶炼、钒电解液生产、钒基新材料制造、全钒液储能电站建设等全钒液流储能电池产业链的项目开发。
10、西子洁能
公司旗下子公司浙江国新,增资了杭州德海艾科能源科技有限公司,拥有15%的股权,后者主要从事全钒液流电池研发及生产。
钒电池与锂电池哪个好?
1、安全性:钒电池之所以一时之间声名鹊起,核心就在于安全性。2011年至2022年4月全球共计发生34起储能电站爆炸事件,其中32起均为锂电池,铅酸电池、钠硫电池个1起;
2、循环寿命:锂电池循环寿命短,储能用磷酸铁锂循环次数最高约6000次,但钒电池寿命很长,循环次数可达1-2万次;
3、能量密度:钒电池能量密度低,仅为12~40Wh/kg,主要是受钒离子溶解度和电堆设计的限制。而锂电池一般为80-300Wh/kg,所以为了达到同等的储电量,钒电池的体积无疑要大得多,是锂电池的3-5倍;
4、能量方面,钒电池运行时需要泵来维持电解液的流动,因此存在能量损耗,能量转化效率较低,钒电池系统效率是锂电池的70%-75%;
5、使用成本:初装成本高,是锂电池的两倍,项目总投资成本集中在3.8~6.0元/Wh,但规模化后可降低。如果从全生命周期来计算,按循环寿命1.2万次计,钒电池的成本为0.72元/KWh,低于锂电储能0.80元/KWh的成本,由于钒在电解液仅发生价态变化,基本可以完全回收,考虑回收问题,钒电池全生命周期成本仅为0.48元/KWh;
6、能源安全性:锂矿主要分布于南美洲、澳大利亚等国家及地区,中国储量占比仅为7%,存在能源危机。而截至2021年底,中国的钒资源储量是全球第一,占比约39%,产量占全球68%。
总结:目前商业化应用比钒电池更快,除了储能领域,钠离子电池也适用于两轮电动车、低速电动汽车,与锂电池混搭使用,或可应用于更多电动汽车。
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