电解液一直是提高铅炭电池性能途径之一,好的电解液添加剂能全面提升电池在容量、倍率、循环、充电接受能力等方面的性能。
铅炭电池的充电问题一直是限制其发展的重要因素,充电速度越快,电池极化越大,析氢越严重。然而,快速充电是未来市场的发展趋势,较高的充电接受能力仍然是铅炭电池追求的重要指标。
5.3 集成示范
铅炭电池因安全风险小、产业链完善、关键材料供应稳定等优势,在6~8 h以上的较长周期储能应用中有一定竞争力。2022年,中国有几个规模较大的铅炭储能项目投运或在建,基本上都为用户侧削峰填谷模式。吉电股份在浙江省湖州市长兴县小浦园区超威郎山工厂园区内,建成10 MW/97 MWh用户侧铅炭储能项目一期工程;安徽华铂再生资源科技有限公司削峰填谷储能项目投运,一期建设规模为9 MW/72 MWh;国家电力投资集团浙江分公司启动“和平共储”综合智慧能源项目,将建设额定容量为101 MW/1062 MWh铅炭储能电站,其中一期工程45 MW/478 MWh已招标。
6 锂离子电池
锂离子电池具有储能密度高、充放电效率高、响应速度快等优点,是目前发展最快的新型储能技术。2022年,我国在液态电解质锂离子电池研究保持活跃并开始大规模应用的同时,固态半固态锂离子电池成为新的热点,并实现了1 MWh的应用示范。总体上我国的锂离子电池储能发展迅猛,硫基电池、锰基电池等新型技术也不断涌现。
6.1 基础研究
在正负极材料改性方面,Shi等围绕高镍材料NCM811氧释放现象,阐述了过充过程中的失效机制,并提出了相应的改性策略;Wang等提出了一种自上而下的微米硅结构化策略,实现微米硅的各向同性渠化和界面可控固化,该策略在锂离子电池硅负极实际应用方面取得了进展。
在功能电解质方面,Yao等报道了一类具有优异低温性能的无碳酸乙烯酯锂离子电解液,其软包电池表现出较好的循环性能和耐寒性。Bao等通过Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12陶瓷骨架中乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯合物电解质的原位固化,研制出不燃、柔性、3D互连结构的超薄CS-CSSE复合电解质,可以实现376 Wh/kg和1186 Wh/L的高能量密度。
在退役电池回收再生方面,Lin等首次发现失效材料中的缺锰机制和阳离子无序现象。采用缺锰升级循环策略,扩大和增强的Li/Mn原位无序结构激活了Li在Mn八面体中心位置的活性,抑制了Jahn-Teler畸变和相变,实现了回收材料的高工作电压,同时保持了高容量和长循环稳定性。该策略有望扩展到其他电极材料,以促进绿色二次电池可持续发展。