秦源智科CEO赵云：绿色铅盐单液流电池储能技术在长时储能中的应用

蓝狮平台网讯：9月10-11日，由中国化学与物理电源行业协会、南方科技大学碳中和能源研究院、南方电网能源发展研究院联合100余家机构共同支持的碳中和能源高峰论坛暨第三届中国国际新型储能技术及工程应用大会在深圳召开。此次大会主题是“绿色、经济、安全、发展”。

  来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的600余家产业链企业，1317位嘉宾参加了本届大会。

  10日下午，西安秦源智科储能科技有限公司CEO赵云受邀在“长时储能技术及应用专场”分享了主题报告，主题为《绿色铅盐单液流电池储能技术在长时储能中的应用》。

  赵云：大家下午好！我们公司是西安秦源智科储能科技有限公司，来自西安理工大学一个科研成果项目的转化，公司的主要产品是“绿色铅盐单液流电池储能系统”，也是在液流电池领域的新技术路线，我下面给大家汇报一下，我们在这个技术路径以及在长时储能应用的一些想法。

  所有的储能，包括液流电池以及长时储能的来源，它还是离不开国家碳达峰、碳中和目标的实现，政策的推动给储能带来了极大的机遇。今天从早上到现在，大家对这一点都有很好的共识，也分享了很多，我就不再赘述。

  从目前的储能市场，以及对未来的储能特别是长时储能的现状，以及发展的需要，我们做一些分析。首先我们认为在长时储能上，对于电池系统的要求，我们总结了三个方面，用一个三角来表示，当然它三个方面还是有急迫性和重要性的分别。第一是高安全性，现在在整个储能行业，对于高安全这一点是非常有共识的，从过去以锂电池搭建的技术体系做的储能系统来看，从欧洲到韩国，以及国内，刚才很多同仁都分享了很多案例，热失控的现象是锂技术这个体系下的一个本征的特点。所以对大家来讲，目前特别是这种大型的长时储能，因为它的体量比较大，所以安全性成为未来行业最迫切需要解决的问题。第二是环境的友好性，在运行的过程，包括生产制造、未来的回收，这些方面都要对环境有良好的友好性。最近欧盟也提出了在储能这方面碳足迹的追踪，包括它的回收体系的建设，这方面都提出了新的要求。所以未来电池体系对于环境的友好性也是一个很迫切的问题。第三是经济性。任何商业行为或者产品有没有价值，还取决于它有没有良好的经济性，这也是未来储能需要解决的问题。

  从目前的行业来讲，从大的方面分为物理储能和化学储能。物理储能方面，现在抽水蓄能占有最大的比例，规模应用也最广泛。今天聚焦到化学储能体系，早上赵院士也分享了，在灵活配置、贴近于发电侧方面来讲，化学储能有它的独到的有适合应用场景，从化学的储能体系来讲，锂电池的效率和规模化应用比较突出，锂电池在化学储能应用里面要占到98%的装机，接下来才是液流电池和其它的技术路线。作为一个新型的储能体系，液流电池未来的空间还是可期的。

  液流电池有很好的安全性，它的规模化应用未来应该也是有很大的空间，它的效率也比较高，液流电池的效率还是比较高的。再往下就是它的循环寿命，这也是我们在所有电池体系目前来看，液流电池共有的特征，就是长寿命。

  所以综合来讲，锂离子电池的技术、效率、规模化应用比较突出，而液流电池因为它的本征安全、技术比较均衡，所以未来应该有很广泛的应用空间。

  这是我们的技术路线，我们相对的还是比较新的方案，给大家介绍一下。

  右下角这个图就是我们的一个应用示例，它是应用了铅离子的电化学特性来实现了充放电。

  我们的技术有几个方面，因为这个技术体系最早在2004年由英国的南安普顿大学提出来，并且进行了验证和研究，当然任何技术路线都有它的缺陷或者是需要解决的问题，所以在这个基础上，我们又做了以下三个方面的创新性研究。

  第一是我们的电池系统采用了单一电解液双极性结构设计的方案，它的好处是正负极的电解液是统一的电解液，中间取掉了离子隔膜。今天大家也分享了膜的重要性，膜的成本对电池体系来讲还是比较贵的，同时膜还有不稳定性，对整体系统的安全以及它的使用寿命都有一定的影响，因此我们的体系取消了离子交换膜，提升了安全性，降低了成本，同时也简化了系统的难度。我们的电极板采用双碳板中间+高分子离子聚合物的设计，我们的双极板的性能优于美国能源协会的标准。

  总体来讲，我们的设计从国内外的理论研究，到工程化的实践，可能看到的做单一电解液双极性结构设计的，目前只有我们一家。

  第二个技术创新点，做任何的电池体系，特别是金属的枝晶抑制上，这是一个绕不开的话题。在金属析出的情况下有枝晶的形成，严重影响电池的寿命，后来通过我们不断地努力和相关配方的改进，找到了解决方案，右上角这个示意图就是我们在电镜下扫描，得到我们的枝晶抑制技术的添加剂以后，我们的金属析出以后，它呈一种扁平化的生长，有效解决了枝晶的问题，提高了电池的寿命。

  第三个创新点是电解液的耐候性上面。从新能源的特性来讲，大部分的装机场所都在偏北方的地区，因为它有良好的光和风的资源，这些地方常年的温度相对较低，我们的这款电解液的冰点是-65度，沸点是130度，在22度的情况下，我们的库伦效率在99%，在零下40度到零上50度区间，我们的扩容效率都在95%以上。综合来讲，总体在新能源发展比较快速，或者装机比较多的北方地区，我们的电池电解液有更好的优势。在这种条件下，我们的电池系统基本上不需要做温度控制和调节，这也是我们的电池系统独有的特点。我们在做控制系统的时候，最早是不考虑温度因素的，后来因为大家都感觉不了解温度，或者不监测温度，我们在新的方案里面又加入了温度的监测，但是在整体的系统控制中不做温度的调整或者干预。

  综合来讲，我们做了这三个方面的创新。

  总体来说，我们的电池形成了一些特点：第一是安全环保，刚才大家也讲到了，液流电池本征安全的原因，它的电解液主要是水基的，所以它又是一个循环体系，在运行的过程中，如果电极端有热量的产生，它会随着电解液的流动而进行很好的循环。在电池体系的结构方面，虽然大家都有谈铅色变的情结，我们在生产和制造的环节是不使用单质铅金属，它也不使用易燃易爆化学品和危险化学品，所以过程比较安全和环保。同时在运行过程中它也没有有毒有害气体的发生，它总体的安全性是有保障的。

  第二是它的结构简单，我们取消了离子交换膜，使得电池的结构变得比较简单，也便于生产，对生产、加工环境也是要求不高。功率和容量独立设计，容量容易扩张，灵活布置。环保回收压力小，理论充电次数周期比较长。

  第三是耐候性强。在-40度到50度区间，它都可以正常使用，不需要额外做温度的补偿和调整。节省了成本，提升了整体系统的效率。

  第四是绿色长寿命。当然所有的液流电池都有较好的循环寿命的次数，这也是一个整体的优点。

  我们这个技术来自于团队的技术负责人刘政博士，他是英国谢菲尔大学的博士毕业，后来在空客当项目经理，长期从事电化学储能体系的研究，以及材料的研究，在这方面很有优势。

  这是另外两位团队成员，我本人来自隆基绿能，做太阳能出身，对储能行业有充分的认识和了解。虽然这个技术体系我们今年是第一次在储能大会进行技术交流，但是从研发的过程来讲，它也是历时了十多年的爬坡。2011年刘博士留学归来，把这个技术落户到西安理工大学，我们在西安理工大学搭建了技术研发团队和实验平台，逐渐解决它的功率问题，解决它的能量密度问题，以及枝晶的问题，通过一路的攻关，到2019年我们首次完成了单一电解液双极性结构的课题，后面做了电解液等相关配套支持的研究，到今年完成了BMS等等控制系统，以及进行了中试，也花了十多年的时间，走到了目前这个程度。

  这是我们的专利体系，目前有完备的专利支撑。

  汇报一下我们对市场的认知，虽然现在长时储能被提到了一个很高的高度，我们这个产品在削峰填谷方面有很大的作用，早上也有专家汇报军工方面的应用，部队也有到我们这边调研，在高海拔、边防的低温和长时储能方面都有一些需要。另外我们这个电池系统可以靠自身的电量实现黑启动，不需要其它电池的辅助。

  这是我们在2018年在广东大亚湾做的示范，这几年下来运行一直非常稳定。

  我们现在有一个100MW的产线正在搭建，预计明年年初会投产，在储能体系里面，特别是在液流电池这一块，我们也是一个新的技术路径，公司也比较新，跟各位前辈、大咖相比，我们是刚刚开始，也希望得到大家的支持和指导。

【责任编辑:孟瑾】