近年來儲能安全事故頻發(fā)，日前某儲能電站著火事故再一次敲響了業(yè)界對于儲能安全的“警鐘”。據(jù)GGII統(tǒng)計，近年來鋰電池起火事故原因，除后期電站安全防控體系建設(shè)不足外，還與電池材料有關(guān)，易燃的有機電解質(zhì)在過充和短路時會分解，并釋放大量熱量及易燃氣體，導(dǎo)致電池燃燒，進而影響儲能電站安全。

（文章來源 公眾號：新產(chǎn)業(yè)智庫 ID：weixin-gg-ii 作者：GGII）

部分儲能電站起火事故發(fā)生原因統(tǒng)計

(資料圖片僅供參考)

解決材料問題引起安全事故的措施，主要是在電解液內(nèi)部加入相應(yīng)的添加劑，使得其具備阻燃、低發(fā)熱等特性。而使用以水為電解質(zhì)溶劑的水系電池簡單直接地規(guī)避了上述缺陷。同時，與有機電解質(zhì)相比，水系電解質(zhì)避免了有毒的有機物揮發(fā)造成的危險和爆炸的可能性，而且不具備氧/水的敏感性，在制造電池過程中裝配環(huán)境要求大大降低。另外相比于有機電解質(zhì)的電導(dǎo)率，水系電解質(zhì)的電導(dǎo)率通?？梢赃_到幾十，極大地滿足了快速充電的效率需求。

鋰離子電池?zé)崾Э貢r序圖

資料來源：《鋰離子電池儲能電站熱失控預(yù)警與防護研究進展》，2023年8月

電解質(zhì)可以分為有機電解質(zhì)溶液、離子液體、固態(tài)電解質(zhì)、水系電解質(zhì)溶液等。水系電解質(zhì)溶液是一種含有適當(dāng)濃度電解質(zhì)鹽的水溶液，具有安全、環(huán)保、無毒和高電導(dǎo)率等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于上一代鎳鎘電池和鎳氫電池等低電壓電池和電化學(xué)電容器中。在電化學(xué)儲能領(lǐng)域，含水電解質(zhì)主要用于電化學(xué)電容器（超級電容器）、離子電容器、離子電池、鉛酸電池、鎳氫電池等，主要是低電壓的電化學(xué)儲能。

水系電池（Aqueous battery）是一種使用水基溶液作為電解質(zhì)的電池，核心是含水電解質(zhì)，與有機電解質(zhì)相比具有本征安全的特性，與固態(tài)電解質(zhì)相比接觸界面更好，但也存在水位窗口低的缺點，理論值僅為1.23V，在實際應(yīng)用中導(dǎo)致能量密度偏低。

按照水系電池中載流子種類區(qū)分，可分為非金屬載流子（H+、F?、NH4+等）和金屬載流子（Li+/Na+/K+，Mg2+、Ca2+、Zn2+、Al3+等）型水系電池。其中以質(zhì)子為代表的水系電池由于可選電極材料較少、工作電壓較低，且電解液為強酸性，導(dǎo)致其發(fā)展緩慢。而多價金屬載流子（Mg2+、Ca2+、Zn2+、Al3+等）具有高電子轉(zhuǎn)移數(shù)，使得其在電網(wǎng)或大型儲能電站應(yīng)用更具優(yōu)勢。

典型水系電池性能參數(shù)對比

資料來源：高工產(chǎn)研儲能研究所（GGII），2023年8月

目前除鉛酸外的新型水系電池在技術(shù)成熟度、成本等方面尚未完全商業(yè)化。以新型水系電池鐵鎳電池為例，其成本在1.5元/Wh，顯著高于目前主要應(yīng)用的鋰電池。

典型水系電池價格及預(yù)測（元/Wh）

數(shù)據(jù)來源：高工產(chǎn)研儲能研究所（GGII），2023年8月

8月12日，CCTV-2央視財經(jīng)頻道《對話》節(jié)目現(xiàn)場，中國科學(xué)院院士、南開大學(xué)副校長陳軍教授提出，新型儲能會百花齊放，“水系電池，特別是像液流、水系鐵鎳電池”，更值得期待。GGII預(yù)計由于新型水系電池本質(zhì)安全的核心優(yōu)勢，未來有望在儲能市場提高占比，鐵鎳和液流電池由于初始投資成本較高、循環(huán)壽命較長，在長時儲能領(lǐng)域更有機會實現(xiàn)加速示范和應(yīng)用。

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