走進(jìn)坐落張北縣的國家風(fēng)景儲(chǔ)輸演示電站，可以看到在綠色的草原上，一排排高高聳立的白色風(fēng)力發(fā)電機(jī)和閃閃發(fā)光的藍(lán)色光伏板交相輝映。

這里是我國最大的風(fēng)景儲(chǔ)輸演示工程，選用世界創(chuàng)始的風(fēng)景儲(chǔ)輸聯(lián)合發(fā)電建造思路和技能路線，是集風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能設(shè)備和智能輸電四位一體的新能源綜合性演示工程。

這個(gè)電站可以將難猜測、難操控、難調(diào)度的風(fēng)、光資源儲(chǔ)存起來，并轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)可靠的綠色電能輸入電網(wǎng)，并能在滑潤動(dòng)搖和削峰填谷運(yùn)轉(zhuǎn)形式間靈敏切換，在失掉外部電網(wǎng)供電的情況下，儲(chǔ)能電站可經(jīng)過內(nèi)部自啟動(dòng)才能，堅(jiān)持電網(wǎng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

開展儲(chǔ)能技能是促進(jìn)新能源發(fā)電、進(jìn)步電網(wǎng)安全安穩(wěn)性的關(guān)鍵核心技能之一。在各種類型的電化學(xué)儲(chǔ)能技能中，鈦酸鋰電池具有循環(huán)壽數(shù)長、安全功能好等特色，很好的契合了電網(wǎng)儲(chǔ)能的運(yùn)用場景，但鈦酸鋰電池的高本錢卻不利于規(guī)劃化儲(chǔ)能運(yùn)用。

對(duì)此，中國電力科學(xué)研討院聯(lián)合多家單位，一起組建了儲(chǔ)能用低本錢鈦酸鋰電池研制及系統(tǒng)集成技能開發(fā)與運(yùn)用項(xiàng)目組。經(jīng)過多年研討，項(xiàng)目組針對(duì)儲(chǔ)能運(yùn)用需求，在原有鈦酸鋰電池的根底上提出了滿足儲(chǔ)能運(yùn)用需求的鈦酸鋰電池資料系統(tǒng)及出產(chǎn)工藝重構(gòu)準(zhǔn)則與技能方案，研宣布亞微米級(jí)鈦酸鋰資料。項(xiàng)目研制的儲(chǔ)能用鈦酸鋰電池堅(jiān)持了長壽數(shù)本征特性的同時(shí)，本錢大幅下降。在2017年北京市科學(xué)技能獎(jiǎng)評(píng)選中，該項(xiàng)目獲得二等獎(jiǎng)。

新能源的下一個(gè)風(fēng)口

儲(chǔ)能被認(rèn)為是新能源的下一個(gè)風(fēng)口。作為未來推進(jìn)新能源工業(yè)開展的前瞻性技能，儲(chǔ)能工業(yè)在新能源并網(wǎng)、新能源汽車、智能電網(wǎng)、微電網(wǎng)、分布式能源系統(tǒng)、家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)等方面都將發(fā)揮巨大作用。

之所以開展儲(chǔ)能，是因?yàn)楣夥惋L(fēng)力發(fā)電，是間歇的、不安穩(wěn)的，因此需求儲(chǔ)能系統(tǒng)的合作，才能供給安穩(wěn)可靠的電力。中國電力科學(xué)研討院儲(chǔ)能電池本體研討室主任楊凱告訴記者。

選用大規(guī)劃儲(chǔ)能技能，可促進(jìn)可再生能源開展、進(jìn)步電網(wǎng)安全和安穩(wěn)性、改善供電質(zhì)量、有用緩解用電供需矛盾。

大規(guī)劃儲(chǔ)能系統(tǒng)貫穿電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用的各個(gè)環(huán)節(jié)，其運(yùn)用既能提升傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的功能，也將給電網(wǎng)的規(guī)劃、規(guī)劃、布局、運(yùn)轉(zhuǎn)辦理以及運(yùn)用等帶來革命性的改變，從這個(gè)意義上講，儲(chǔ)能技能是具有國家戰(zhàn)略意義的技能制高點(diǎn)，開展儲(chǔ)能技能其實(shí)便是存儲(chǔ)未來。

鋰離子電池里的一朵奇葩

據(jù)了解，儲(chǔ)能技能首要分為機(jī)械儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能和相變儲(chǔ)能等。近幾年，以鋰離子電池為代表的電化學(xué)儲(chǔ)能技能具有能量規(guī)劃大、選址靈敏、響應(yīng)速度快等特色，契合電力系統(tǒng)技能需求和智能電網(wǎng)開展趨勢，被各國研討機(jī)構(gòu)作為研討重點(diǎn)，成為開展最快的電力系統(tǒng)儲(chǔ)能技能。鋰離子電池是一種搖椅電池，正負(fù)極由兩種可屢次脫嵌鋰的化合物或單質(zhì)組成。充電時(shí)，正極資料脫鋰，鋰離子進(jìn)入電解液穿過隔膜嵌入負(fù)極，正極發(fā)作氧化反應(yīng)，放電時(shí)則相反。

鋰離子電池技能隨著電池電極資料的研討一向處于快速開展的狀態(tài)，目前現(xiàn)已從鈷酸鋰電池拓寬到了三元系、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰等多種電池系統(tǒng)并存。以鈦酸鋰為負(fù)極的新式鋰離子電池，突破了石墨作為負(fù)極的固有局限性，功能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的鋰離子電池，成為最具運(yùn)用遠(yuǎn)景的儲(chǔ)能電池之一。為此，楊凱向記者介紹了鈦酸鋰電池可以鋒芒畢露的四大優(yōu)點(diǎn)：

安全安穩(wěn)性好。因?yàn)殁佀徜囏?fù)極資料嵌鋰電位高，在充電的過程中避免了金屬鋰的生成和分出，又因其平衡電位高于絕大部分電解質(zhì)溶劑的復(fù)原電位，不與電解液反應(yīng)，不形成固液界面鈍化膜，避免了許多副反應(yīng)的發(fā)作，然后大大的進(jìn)步了安全性。儲(chǔ)能電站和電動(dòng)汽車相同，安全安穩(wěn)性是最為重要的方針。楊凱說。

快充功能優(yōu)異。充電時(shí)刻太長一向是電動(dòng)汽車開展過程中難以跨越的妨礙。一般選用慢充的純電動(dòng)公交車，充電時(shí)刻至少要4個(gè)小時(shí)以上，許多純電動(dòng)乘用車的充電時(shí)刻更是長達(dá)8個(gè)小時(shí)。而鈦酸鋰電池十分鐘左右即可充滿，較傳統(tǒng)的電池有了質(zhì)的騰躍。

循環(huán)壽數(shù)長。與傳統(tǒng)鋰離子電池遍及選用的石墨資料相比，鈦酸鋰資料在充放電嵌脫鋰過程中，骨架結(jié)構(gòu)簡直不發(fā)作收縮或脹大，被稱為零應(yīng)變資料，避免了一般電極資料脫/嵌鋰離子時(shí)晶胞體積應(yīng)變而形成的電極結(jié)構(gòu)損壞的問題，因此具有十分優(yōu)異的循環(huán)功能。依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測定，一般磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽數(shù)平均為40006000次，而鈦酸鋰電池的循環(huán)壽數(shù)可達(dá)25000次以上。

儲(chǔ)能用低本錢鈦酸鋰電池研制及系統(tǒng)集成技能開發(fā)與運(yùn)用

耐寬溫功能杰出。一般電動(dòng)汽車在-10℃時(shí)充放電就會(huì)呈現(xiàn)問題，鈦酸鋰電池耐寬溫功能杰出，耐用性強(qiáng)，在-40℃到70℃均可正常充放電，無論是在冰封的北國，仍是在酷熱的南邊，車輛都不會(huì)因電池休克而影響作業(yè)，消除了用戶的后顧之慮。

正是根據(jù)以上這些優(yōu)勢，鈦酸鋰電池成為鋰離子電池技能開展征途上一朵耀眼的奇葩。

技能重構(gòu)下降本錢

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)鈦酸鋰電池進(jìn)行了本錢分析后發(fā)現(xiàn)，這種電池本錢高的根源在于資料。鈦酸鋰電池用的是納米資料，資料組成工藝和電池制備工藝復(fù)雜。

因?yàn)榧{米資料吸水性強(qiáng)，因此，出產(chǎn)環(huán)節(jié)必須要下降環(huán)境濕度，加大對(duì)廠房的除濕處理，并添加烘干程序，能耗顯著添加。對(duì)此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)決定在納米資料上下時(shí)間，他們經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終究以低本錢亞微米鈦酸鋰資料替代納米鈦酸鋰資料，并以此為根底建立儲(chǔ)能用鈦酸鋰電池資料系統(tǒng)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，資料粒徑在0.8微米時(shí)，既能確保長壽數(shù)的特色，又能下降出產(chǎn)工藝操控的苛刻條件，然后下降本錢。同時(shí)，還選用在功能、制造工藝、本錢方面都具有優(yōu)勢的疊片式軟包裝結(jié)構(gòu)替代環(huán)形結(jié)構(gòu)和圓柱形結(jié)構(gòu)。

0.8微米是一個(gè)平衡值，粒徑再增大些就會(huì)影響到電池壽數(shù)。楊凱說。

這是從資料和電池結(jié)構(gòu)的重構(gòu)來下降電池本錢，另一方面則針對(duì)勻漿、預(yù)涂層集流體、環(huán)境操控、電池制造工序等環(huán)節(jié)進(jìn)行技能重構(gòu)，下降電池本錢。

以前在電極資料的勻漿環(huán)節(jié)中，常規(guī)的拌和工藝是先加溶劑，再烘干，能耗很高。研制團(tuán)隊(duì)將這道工藝改為高粘度拌和工藝，削減溶劑運(yùn)用量。楊凱說。

在電極制造環(huán)節(jié)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將進(jìn)口預(yù)涂層集流體改為自主研制的預(yù)涂層集流體；在電池制造工序上，取消了涂布前卷料烘干和注液前電芯烘干兩個(gè)烘干工序。在電池制造的環(huán)境操控環(huán)節(jié)，將環(huán)境濕度由10%放寬到30%。納米資料一般濕度要操控在10%以下，磷酸鐵鋰則為30%，咱們用亞微米資料在30%的濕度環(huán)境下制造電池，發(fā)現(xiàn)電池壽數(shù)簡直沒受影響。楊凱說，經(jīng)過測驗(yàn)，鈦酸鋰電池的循環(huán)壽數(shù)超越16000次，電池本錢下降了30％。

據(jù)了解，該項(xiàng)意圖相關(guān)研討成果除了在國家風(fēng)景儲(chǔ)輸演示工程項(xiàng)目中得到運(yùn)用外，對(duì)于在北京張家口舉辦的2022年冬奧會(huì)以及北京電動(dòng)汽車工業(yè)的開展，也將發(fā)揮重要作用。