超級電容向儲能邁進(jìn)，儲能材料再添新助力
研究人員表示，他們創(chuàng)造了一種具有增強的物理化學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)的炭材料，將炭基超級電容的儲能界限推向了新的水平。這是有記錄以來多孔炭的最高存儲容量，是一個“真正的里程碑”。
商用超級電容有兩個電極，即一個陽極和一個陰極，它們是分開的，并浸泡在電解液中。在電解液和炭之間的界面上，雙電層可逆地分離電荷。制造超級電容電極的首選材料是多孔炭。這些孔為存儲靜電電荷提供了很大的表面積。
新研究中，研究人員利用機器學(xué)習(xí)，建立了一個人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并對其進(jìn)行訓(xùn)練，以開發(fā)一種用于能量輸送的“夢想材料”。該模型預(yù)測，如果炭與氧和氮摻雜，炭電極的最高電容將達(dá)到每克570法拉。
于是，研究人員設(shè)計了一種非常多孔的摻雜炭，它可為界面電化學(xué)反應(yīng)提供巨大的表面積。隨后，他們合成了一種用于儲存和傳輸電荷的新材料——富氧炭框架。
合成材料的電容為每克611法拉，是典型商業(yè)材料的4倍。這種材料的表面積是有記錄以來最高的炭基材料之一，每克重量的表面積超過4000平方米。團(tuán)隊表示，這項研究有可能加速超級電容用炭材料的開發(fā)和優(yōu)化。
超級電容成為功率型儲能黑科技
百億市場空間正在打開
超級電容是一種新型功率型儲能器件，具備充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、綠色環(huán)保等特性。2022年是超級電容在電力調(diào)頻、混合儲能領(lǐng)域規(guī)模落地的元年，期間超級電容在國內(nèi)首次應(yīng)用于火儲一體化調(diào)峰調(diào)頻、一次調(diào)頻、岸儲一體化項目。
東吳證券認(rèn)為超級電容是功率型儲能黑科技，混合型超級電容能量密度顯著提升，上游材料國產(chǎn)化，超容成本持續(xù)下降，政策重視多元化新型儲能技術(shù)發(fā)展，助推試點示范項目大規(guī)模落地。具備技術(shù)、成本、政策三重利好，超級電容產(chǎn)業(yè)迎向上加速拐點。
超級電容行業(yè)目前在風(fēng)電、軌道交通、油改電、智能電表等領(lǐng)域穩(wěn)步增長的同時，正在電網(wǎng)調(diào)頻和混合儲能、汽車等領(lǐng)域迎來向上加速拐點，行情前景可期。根據(jù)超級電容產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟數(shù)據(jù)，2021年全球超級電容市場規(guī)模為15.9億美元，預(yù)計2027年將達(dá)37億美元，2021-2027年復(fù)合增長率為18%，百億市場空間正在打開。
多家上市公司已布局超級電容業(yè)務(wù)。思源電氣2022年12月28日公告稱使用自有資金6.18億元，收購烯晶碳能41.1985%的股權(quán)，本次股權(quán)收購?fù)瓿珊螅瑢⒊钟邢┚寄?1.2%的股份。公司收購烯晶碳能股權(quán)以推動超級電容在儲能和乘用車領(lǐng)域應(yīng)用。
江海股份的超級電容相關(guān)產(chǎn)品主要應(yīng)用于智能電表、風(fēng)電等領(lǐng)域，并已在儲能、油改電、電網(wǎng)調(diào)頻等領(lǐng)域深入拓展，公司超級電容的業(yè)績發(fā)展符合市場預(yù)期。
瑞泰新材最近在投資者平臺表示，對于募投的華榮化工智能化改造項目已終止，相關(guān)資金投向張家港超威新能年產(chǎn)4000噸鋰電池/超級電容器電解質(zhì)新材料及5737.9噸化學(xué)原料（副產(chǎn)品）項目。
美錦能源計劃2022年竣工的500噸級超級電容炭項目均按計劃進(jìn)行中。
儲能材料的重要性
隨著全球?qū)稍偕茉葱枨蟮牟粩嘣黾樱滦蛢δ懿牧系某霈F(xiàn)為可再生能源的發(fā)展提供了強有力的支持。
首先，新型儲能材料的出現(xiàn)為可再生能源的儲存和利用提供了新的解決方案。傳統(tǒng)的儲能方式如電池和超級電容器等存在著壽命短、充電時間長、容量有限等問題，而新型儲能材料則具有更高的能量密度、更長的壽命和更快的充電速度等優(yōu)勢。這使得新型儲能材料在可再生能源領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，如風(fēng)能、太陽能、水能等。
其次，新型儲能材料的出現(xiàn)有助于提高可再生能源的利用率。在可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，由于風(fēng)力、光照和水流等自然因素的波動，發(fā)電量也會隨之波動。而新型儲能材料的出現(xiàn)可以有效地將多余的電能儲存起來，并在需要時釋放出來，從而確保可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。這不僅可以提高可再生能源的利用率，還可以降低對傳統(tǒng)能源的依賴。
另外，新型儲能材料還可以促進(jìn)可再生能源的分布式應(yīng)用。分布式能源系統(tǒng)是指將能源系統(tǒng)分散布置在用戶附近，以滿足用戶的個性化需求。而新型儲能材料可以作為分布式能源系統(tǒng)中的重要組成部分，實現(xiàn)電能的儲存和調(diào)節(jié)。這不僅可以提高能源的利用效率，還可以減少對傳統(tǒng)能源的依賴，提高能源的安全性。
最后，新型儲能材料的研究和應(yīng)用還需要進(jìn)一步加強。目前新型儲能材料的研究仍處于不斷深入的階段，各種新型儲能材料的性能和穩(wěn)定性等方面仍需進(jìn)一步提高。同時，新型儲能材料的制造成本也需要進(jìn)一步降低，以實現(xiàn)其廣泛應(yīng)用。因此，需要加強科研力度，推動新型儲能材料的研發(fā)和應(yīng)用。
總之，新型儲能材料是助力可再生能源發(fā)展的重要力量。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場需求量的不斷增加，新型儲能材料的研究和應(yīng)用將會得到進(jìn)一步的加強和推廣。未來，新型儲能材料將會在可再生能源領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供強有力的支持。
新型儲能材料項目落地
7月1日，四川協(xié)鑫鋰電年產(chǎn)36萬噸磷酸鐵鋰儲能材料項目（下稱“儲能材料項目”）在仁壽經(jīng)開區(qū)正式投產(chǎn)。記者在現(xiàn)場了解到，該項目為眉山市最大儲能材料項目，也是行業(yè)唯一使用物理干法工藝的磷酸鐵鋰項目。業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，該項目將推動儲能產(chǎn)業(yè)邁向平價化。
協(xié)鑫集團(tuán)董事長朱共山現(xiàn)場接受《華夏時報》記者采訪時表示，任何一個產(chǎn)業(yè)的革命都是材料革命，儲能平價化也不例外?！跋乱徊絽f(xié)鑫集團(tuán)會在物理干法工藝基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推出系列技術(shù)。隨著技術(shù)推動，未來儲能單位成本有可能降至0.2元甚至更低?！?/span>
朱共山在近期接受《華夏時報》記者專訪時認(rèn)為，隨著新型儲能材料的技術(shù)研發(fā)和投產(chǎn)，未來2年至3年，儲能行業(yè)會迎來爆發(fā)式增長，2024年儲能發(fā)展將進(jìn)入元年。
據(jù)悉，該儲能材料項目，該儲能材料項目總投資50億元，用地900畝，分三期建設(shè)。其中一期為年產(chǎn)12萬噸磷酸鐵理儲能材料生產(chǎn)線，建成達(dá)產(chǎn)后可實現(xiàn)年銷售收入100億元，年繳稅收3億元。二期為年產(chǎn)16萬噸生產(chǎn)線，預(yù)計2023年下半年開工，整體項目將于2024年上半年全部達(dá)產(chǎn)。
記者現(xiàn)場調(diào)研獲悉，生產(chǎn)產(chǎn)品主要有C3型高能效磷酸鐵鋰、C5型長循環(huán)磷酸鐵鋰、C6高壓實磷酸鐵鋰。
值得關(guān)注的是，該儲能材料項目協(xié)鑫自主知識產(chǎn)權(quán)的GCL-PHY法合成磷酸鐵鋰材料，產(chǎn)品的合成流程由11步縮短至4步，產(chǎn)品壓實度、能量密度、循環(huán)次數(shù)等指標(biāo)全面提升，項目綜合投資、能耗指數(shù)、工藝成本同比減少近50%，全程無廢水、廢氣、廢渣，無需落戶化工園區(qū)。
記者從四川協(xié)鑫鋰電科技有限公司總經(jīng)理程沖獲悉，該項目研發(fā)的四款主流產(chǎn)品“未產(chǎn)已銷”，提前被多家批量合作客戶鎖定，完成了針對多家大客戶的送樣測試。電芯廠反饋的數(shù)據(jù)顯示，應(yīng)用協(xié)鑫的正極材料，電池充放電損失僅5%左右，下一步還將降至約3%。
未來2年儲能單位成本或降至0.2元及以下
根據(jù)《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2023》，到2025年，我國鋰電儲能累計裝機規(guī)模有望達(dá)到5000萬千瓦；到2035年，則有望達(dá)到6億千瓦，市場空間超2萬億元。隨著儲能市場爆發(fā)，當(dāng)下儲能行業(yè)平價化進(jìn)程受到各方關(guān)注。就行業(yè)熱點問題，《華夏時報》記者也進(jìn)一步采訪到了朱共山。
朱共山向記者表示，僅是其在鋰電儲能領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)，協(xié)鑫集團(tuán)已經(jīng)花了9年的時間。未來有可能新型儲能的單位成本降至抽水蓄能以下，2025年前后達(dá)到0.2元左右甚至更低。
“目前該儲能材料項目目的之一就是要做到光儲同壽，目前光伏最長壽命已達(dá)到25年，單位成本也降低約0.1元左右。未來隨儲能能量密度提升，壽命增長，儲能單位成本也有望降低?！敝旃采奖硎?。
朱共山也向記者透露，鋰儲能方面，協(xié)鑫作為全球“光+儲”領(lǐng)域唯一一家擁有上游儲能材料與頂尖技術(shù)的企業(yè)，率先提出并實現(xiàn)“光儲同壽”，依托全球唯一的一步物理法磷酸鐵鋰正極材料的領(lǐng)先技術(shù)，有信心通過大幅降低儲能材料成本，為儲能產(chǎn)業(yè)進(jìn)入低成本、長壽命、高循環(huán)、高安全的發(fā)展通道而保駕護(hù)航。
