“能源容器”的密碼

固態電池

固態電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池，其工作原理是基于鋰離子在正負極間的可逆遷移實現充放電，并用氧化物陶瓷基或玻璃陶瓷基等固態電解質替代了傳統易燃的電解液。這不僅解決了鋰電池在高溫下的燃燒風險，也讓電池的能量密度實現了飛躍。固態電池領域存在三大主流技術路線，包括硫化物固態電池、氧化物固態電池以及聚合物固態電池，其主要區別在于所采用的固態電解質類型。硫化物體系離子電導率較高，具有良好的機械性能；氧化物體系穩定性更佳，適合消費類電子產品；聚合物體系工藝最為成熟，但難以突破現有性能上限。固態電池最大的特點是安全，非常適合用于儲能領域，裝機使用可以保障儲能電站安全運行。同時，固態電池的工作溫域較寬，能在零下20攝氏度至60攝氏度的寬溫域內穩定工作，無論嚴寒或酷熱都能穩定運行，拓寬了儲能系統的物理分布場景。但儲能用固態電池目前仍處于示范階段，要想實現規模化、商業化應用，還需進一步降低成本。

鈉離子電池

鈉離子電池具有資源豐富、成本較低和安全性較高等優勢，其工作原理類似鋰電池，通過鈉離子在正負極之間的移動進行能量存儲和釋放。相較于鋰離子電池，鈉離子電池的能量密度略低（120～160瓦時/千克），但其材料成本可降低30%～40%，且具有零下40攝氏度至80攝氏度的寬溫域性能，適合儲能電站等場景。鈉離子電池儲能技術已在我國實現規模化應用。2024年5月，伏林鈉離子電池儲能電站一期工程在廣西壯族自治區南寧市投入運營，是我國新型儲能領域內首個10兆瓦時的鈉離子電池儲能電站。鈉離子電池的正極材料主要有層狀氧化物、聚陰離子化合物、普魯士藍類化合物三大技術路線。其中，層狀氧化物在循環壽命、倍率性能、物料成本等方面綜合表現較好，已率先實現產業化。

液流電池

液流電池具有安全性高、使用壽命長、可靈活獨立設計、對環境友好等特性，是大規模長時儲能的首選技術之一。根據電解液的不同，液流電池可分為鐵鉻液流電池、全釩液流電池、鋅基液流電池等。其中，全釩液流電池已進入商業化初期階段。其工作原理是將電能儲存在電解液中，通過釩離子的價態變化實現充放電。全釩液流電池的循環壽命超2萬次，而且當壽命到期時，其電解液殘值和循環利用價值仍高達30%以上，可以進一步攤低成本。在全釩液流電池的應用方面，國內外普遍面臨能量效率低、成本高等問題。對此，可通過電解液體系創新（高濃度、混合酸）、電堆結構優化（碳塑雙極板、國產化膜材料）及商業模式革新（租賃模式、殘值回收）等方式不斷提升其經濟性。