镍氢、锂电、氢燃料……电池路线多元化是新能源时代必然趋势

　　“新能源时代，多种电化学储能技术并行，兼容并蓄、多元务实的发展模式将推动储能产品的商业化、规模化应用。”在“2021新材料国际发展趋势高层论坛”上，先进储能材料国家工程研究中心主任、总工程师钟发平博士对碳中和背景下的电化学储能技术路线多元化发展予以关注。

　　据了解，“2021新材料国际发展趋势高层论坛”吸引了国内材料及相关领域的近30位院士以及400多位知名专家、1100多位学者参加。作为论坛系列活动之一，“新能源材料论坛”由我国能源材料领域相关高校、科研院所共同参与，所有报告人均为国内新能源材料领域的知名专家，包括镍氢电池、锂离子电池、液流电池、钠离子电池的发展动态、研究成果引发讨论。钟发平博士出席论坛，并做《先进镍氢电池及关键材料产业在新能源时代的创新发展和展望》的专题报告。他强调，镍氢电池将依据自身特点和潜力，结合特定细分市场领域的技术需求进行研发和创新，为国内电池技术路线多元化发展提供借鉴。

　　不同体系电池技术将长期共存并创新发展

　　目前，以三元锂、磷酸铁锂为代表的锂离子电池技术得到了新能源行业和资本市场的追逐，风头之劲可谓一时无两。但同时，铅蓄电池、镍氢电池和锰酸锂电池、氢燃料电池都在特定的细分领域里扮演重要角色。以镍氢电池为例，电池具有高安全、长寿命、宽温域、大功率、环境友好等突出优势，也存在能量密度弱于锂电池的问题。但凭借差异性的产品力，镍氢电池在多个细分领域实现突破。国内镍氢电池龙头企业科力远的镍氢电池及关键材料已在11款丰田混合动力汽车上搭载上市，产能达到了48万台套/年，此外在轨道交通、大型储能电站、航空冷链、特种装备实现拓展应用。

　　作为先进储能材料国家工程研究中心主任、总工程师，科力远创始人，钟发平博士通过其专利技术实现了连续化带状泡沫镍材料(镍氢电池正极骨架材料)的国产化，打破国际垄断格局;通过收购和国产化获取了高端应用的技术与专利，与厦门钨业一起共同实现了高端稀土贮氢合金粉的国产化，为先进镍氢电池的进一步发展和应用提供了产业化资源条件。他表示，在高能量密度、高功率密度、高安全性和宽温幅等关键性能指标的平衡上进行客观分析，镍氢电池和锂电池并不是谁替代谁的问题，在很长的时间内，不同体系的储能技术将长期共存，并在各自适用的细分市场领域创新发展。

　　事实上，在2018年，时任美国能源存储研究联合中心研究与开发副主任的温克特·斯里尼瓦森做出了同样的判断。他说：“消费电子、汽车和电网存储是目前电池主要应用的三个行业。我把这三个行业称为人们与电池连接的三大领域。每个领域对电池都有不同的要求，因此所使用的电池也可能大不相同。在你口袋里的手机需要结实、安全的电池，重量和成本倒不用太考虑。而对于汽车电池行业而言，需要的电池很多，因此成本和重量以及循环使用寿命(如果新特斯拉每两年需要更换一次新电池，你会抓狂的)就变得十分重要。用于存储房屋和电网电力的电池对重量或尺寸要求则不高。没有一种电池可以适用所有领域。”

　　电池“混搭”或将流行

　　从行业表现来看，对不同电池技术路线的认识现在也更加理性和清醒，为实现“优势互补”，平衡发展，电池“混搭”正在兴起。《中国消费者报》报道称,蔚来汽车研发的首块三元铁锂电池包将搭载在量产车型上向消费者交付。据了解,该电池包采用三元锂与磷酸铁锂电芯混合排布的方式,可实现低温续航损失降低25%,能量密度提升14%。三元铁锂电池市场化运用的重要意义,不仅在于打破了三元锂电池与磷酸铁锂电池之间的界限,更为动力电池研发打开了新思路,推动了不同材料之间融合发展的可能。还有企业推出了钠、锂电池包，将钠离子电池与锂离子电池两种电池按一定比例进行混搭，并集成到同一个电池系统里，通过BMS精准算法进行不同电池体系的均衡控制。

　　钟发平博士指出，新能源时代，多种电化学储能技术并行发展，并在各自体系方向进行技术创新和突破，在不同适用市场进行应用拓展，各具特色，各显优势。多元务实的发展模式，推动着储能产品的商业化、规模化应用。为应对发电侧和用电侧的复杂工况，一种储能电池包打天下的想法并不现实，需要多种电池融合，通过扬长避短、扶圆补缺，优化能源管理。其中，在安全性、可靠性、长寿命以及技术竞争多元化的要求下，镍氢电池因其独特的高安全、宽温域、长寿命特性，可广泛应用于电力调频储能和风能混储模式，从而大幅提高整个储能系统的安全性。

　　多元化技术路线可缓解原材料压力

　　与传统化石能源发电不同，新能源中的光伏、风电和电动汽车需要更多的金属。锂、镍、钴、锰、石墨对于电池的功效、寿命和能源强度非常重要。稀土永磁材料对于风力发电机和电动汽车至关重要。在“2021新材料国际发展趋势高层论坛”上，徐盛明、胡方圆、杨全红、高洪才等多位专家关注了新能源大潮下的原材料紧缺问题。据了解，电动汽车和储能电池的金属需求在2040年将会至少增加30倍。锂需求将经历最为迅猛的增长，2040年将增长40多倍，紧随其后的将是石墨、钴和镍，约增长20-25倍。

　　我国的锂资源禀赋稍差且开采工艺不成熟，对外依赖度很高，2020年原料自供率仅32%。钴更是实实在在的稀缺资源，2020年全球钴探明的储量约710万吨，有约50%分布在刚果(金)，而中国已探明钴储量约8万吨，仅占全球总储量约1%。在镍矿方面，中国目前探明的镍矿资源储量仅占全球总量的3.7%，可以说资源储备严重不足。而锂电池端的需求快速提升与扩产预期也加剧了上游原材料端的供应紧张。Wind数据显示，目前国内电池级碳酸锂价格已突破17万元/吨，年初至今累计涨幅超过225%，其中近两个月涨幅超过90%。

　　在这样的供需关系下，不同技术路线的电池共同发展将有利于缓解原材料压力，避免在上游产业链被“卡脖子”。同样以镍氢电池为例，镍氢电池原材料以镍和稀土为主，而我国是全球稀土资源最丰富的国家，稀土储量4400 万吨REO，占全球储量37%。并且，尽管使用了镍金属，但由于目前镍氢电池回收技术已非常成熟，可有效实现回收利用。据科力远介绍，镍氢电池回收项目已经完成技术开发与中试验证，取得和正在受理的核心专利24项，镍钴锰的回收率可达到98%以上。由此可见，多元的电池技术路线将有利于缓解原材料压力。

　　工信部日前表示，实现碳达峰、碳中和的关键任务是实施可再生能源替代行动、大幅提升新能源在能源结构中的比重、构建以新能源为主体的新型电力系统。新型电池作为推动新能源产业发展的压舱石，是支撑新能源在电力、交通、工业、通信、建筑、军事等领域广泛应用的重要基础，也是实现碳达峰、碳中和目标的关键支撑之一。多元化的电池技术路线将是新能源时代的必由之路。开发兼具高能量、高功率输出、宽温域、超长寿命、低自放电、低成本的先进镍氢电池，是拓宽其市场竞争力，尤其是在细分领域动力电池和大规模储能应用的发展源动力和方向。

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