超級(jí)電容向儲(chǔ)能邁進(jìn)，儲(chǔ)能材料再添新助力
關(guān)鍵詞： 電容器 新型儲(chǔ)能材料
研究人員表示，他們創(chuàng)造了一種具有增強(qiáng)的物理化學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)的炭材料，將炭基超級(jí)電容的儲(chǔ)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(chǔ)容量，是一個(gè)“真正的里程碑”。
商用超級(jí)電容有兩個(gè)電極，即一個(gè)陽極和一個(gè)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(jí)電容電極的首選材料是多孔炭。這些孔為存儲(chǔ)靜電電荷提供了很大的表面積。
新研究中，研究人員利用機(jī)器學(xué)習(xí)，建立了一個(gè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并對(duì)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(jì)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(chǔ)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(duì)表示，這項(xiàng)研究有可能加速超級(jí)電容用炭材料的開發(fā)和優(yōu)化。
超級(jí)電容成為功率型儲(chǔ)能黑科技
百億市場空間正在打開
超級(jí)電容是一種新型功率型儲(chǔ)能器件，具備充電時(shí)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(jí)電容在電力調(diào)頻、混合儲(chǔ)能領(lǐng)域規(guī)模落地的元年，期間超級(jí)電容在國內(nèi)首次應(yīng)用于火儲(chǔ)一體化調(diào)峰調(diào)頻、一次調(diào)頻、岸儲(chǔ)一體化項(xiàng)目。
東吳證券認(rèn)為超級(jí)電容是功率型儲(chǔ)能黑科技，混合型超級(jí)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(chǔ)能技術(shù)發(fā)展，助推試點(diǎn)示范項(xiàng)目大規(guī)模落地。具備技術(shù)、成本、政策三重利好，超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)迎向上加速拐點(diǎn)。
超級(jí)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(shí)，正在電網(wǎng)調(diào)頻和混合儲(chǔ)能、汽車等領(lǐng)域迎來向上加速拐點(diǎn)，行情前景可期。根據(jù)超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟數(shù)據(jù)，2021年全球超級(jí)電容市場規(guī)模為15.9億美元，預(yù)計(jì)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(jí)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?，將持有烯晶碳?1.2%的股份。公司收購烯晶碳能股權(quán)以推動(dòng)超級(jí)電容在儲(chǔ)能和乘用車領(lǐng)域應(yīng)用。
江海股份的超級(jí)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(chǔ)能、油改電、電網(wǎng)調(diào)頻等領(lǐng)域深入拓展，公司超級(jí)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(tái)表示，對(duì)于募投的華榮化工智能化改造項(xiàng)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(jí)電容器電解質(zhì)新材料及5737.9噸化學(xué)原料（副產(chǎn)品）項(xiàng)目。
美錦能源計(jì)劃2022年竣工的500噸級(jí)超級(jí)電容炭項(xiàng)目均按計(jì)劃進(jìn)行中。
儲(chǔ)能材料的重要性
隨著全球?qū)稍偕茉葱枨蟮牟粩嘣黾?，新型?chǔ)能材料的出現(xiàn)為可再生能源的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持。
首先，新型儲(chǔ)能材料的出現(xiàn)為可再生能源的儲(chǔ)存和利用提供了新的解決方案。傳統(tǒng)的儲(chǔ)能方式如電池和超級(jí)電容器等存在著壽命短、充電時(shí)間長、容量有限等問題，而新型儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(dòng)，發(fā)電量也會(huì)隨之波動(dòng)。而新型儲(chǔ)能材料的出現(xiàn)可以有效地將多余的電能儲(chǔ)存起來，并在需要時(shí)釋放出來，從而確保可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。這不僅可以提高可再生能源的利用率，還可以降低對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴。
另外，新型儲(chǔ)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(gè)性化需求。而新型儲(chǔ)能材料可以作為分布式能源系統(tǒng)中的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)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(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，提高能源的安全性。
最后，新型儲(chǔ)能材料的研究和應(yīng)用還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。目前新型儲(chǔ)能材料的研究仍處于不斷深入的階段，各種新型儲(chǔ)能材料的性能和穩(wěn)定性等方面仍需進(jìn)一步提高。同時(shí)，新型儲(chǔ)能材料的制造成本也需要進(jìn)一步降低，以實(shí)現(xiàn)其廣泛應(yīng)用。因此，需要加強(qiáng)科研力度，推動(dòng)新型儲(chǔ)能材料的研發(fā)和應(yīng)用。
總之，新型儲(chǔ)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(chǔ)能材料的研究和應(yīng)用將會(huì)得到進(jìn)一步的加強(qiáng)和推廣。未來，新型儲(chǔ)能材料將會(huì)在可再生能源領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。
新型儲(chǔ)能材料項(xiàng)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(chǔ)能材料項(xiàng)目（下稱“儲(chǔ)能材料項(xiàng)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(xiàng)目為眉山市最大儲(chǔ)能材料項(xiàng)目，也是行業(yè)唯一使用物理干法工藝的磷酸鐵鋰項(xiàng)目。業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，該項(xiàng)目將推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)邁向平價(jià)化。
協(xié)鑫集團(tuán)董事長朱共山現(xiàn)場接受《華夏時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)表示，任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)的革命都是材料革命，儲(chǔ)能平價(jià)化也不例外?！跋乱徊絽f(xié)鑫集團(tuán)會(huì)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(dòng)，未來儲(chǔ)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(shí)報(bào)》記者專訪時(shí)認(rèn)為，隨著新型儲(chǔ)能材料的技術(shù)研發(fā)和投產(chǎn)，未來2年至3年，儲(chǔ)能行業(yè)會(huì)迎來爆發(fā)式增長，2024年儲(chǔ)能發(fā)展將進(jìn)入元年。
據(jù)悉，該儲(chǔ)能材料項(xiàng)目，該儲(chǔ)能材料項(xiàng)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(chǔ)能材料生產(chǎn)線，建成達(dá)產(chǎn)后可實(shí)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(jì)2023年下半年開工，整體項(xiàng)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(shí)磷酸鐵鋰。
值得關(guān)注的是，該儲(chǔ)能材料項(xiàng)目協(xié)鑫自主知識(shí)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(shí)度、能量密度、循環(huán)次數(shù)等指標(biāo)全面提升，項(xiàng)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(xiàng)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(duì)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(chǔ)能單位成本或降至0.2元及以下
根據(jù)《儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2023》，到2025年，我國鋰電儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)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(chǔ)能市場爆發(fā)，當(dāng)下儲(chǔ)能行業(yè)平價(jià)化進(jìn)程受到各方關(guān)注。就行業(yè)熱點(diǎn)問題，《華夏時(shí)報(bào)》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(chǔ)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(shí)間。未來有可能新型儲(chǔ)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(chǔ)能材料項(xiàng)目目的之一就是要做到光儲(chǔ)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(chǔ)能能量密度提升，壽命增長，儲(chǔ)能單位成本也有望降低?！敝旃采奖硎尽?/span>
朱共山也向記者透露，鋰儲(chǔ)能方面，協(xié)鑫作為全球“光+儲(chǔ)”領(lǐng)域唯一一家擁有上游儲(chǔ)能材料與頂尖技術(shù)的企業(yè)，率先提出并實(shí)現(xiàn)“光儲(chǔ)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(chǔ)能材料成本，為儲(chǔ)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。
