Быстрое развитие новых энергетических транспортных средств и технологий хранения энергииВ 2025 году аккумулятор, как основное устройство хранения и преобразования энергии, демонстрирует диверсифицированную технологическую линию сосуществования и совместного развития модели развития. От традиционных литий - ионных батарей до новых натрие - ионных батарей, от твердотельных батарей до водородных топливных элементов, различные технологии аккумуляторов, благодаря своим уникальным преимуществам производительности, нашли свое собственное позиционирование на рынке в различных сценариях применения.

Основные технологии силовых батарей

1. Литий - ионные батареи

Литий - ионные аккумуляторы являются абсолютным мейнстримом в современном автомобильном секторе новых источников энергии и занимают глобальный рынок энергетических батарейДоля свыше 90%. В зависимости от положительного материала литий - ионные батареи можно разделить на следующие категории:

(1) Трехкомпонентная литиевая батарея

Трехкомпонентная литиевая батарея - это положительный материал.Никель, кобальт, марганат литияЛитиевые батареи (или никель - кобальт - алюминиевая кислота лития), которые имеют высокую плотность энергии, умеренный циклический срок службы, отличные низкотемпературные характеристики, являются электромобилямиВыборБатарейки.

Технические характеристикиА.

лПлотность энергии: удельная плотность энергии200-300Wh/kg， Плотность энергии упаковки 160 - 200 Вт / кг

лЦиклический срок службы: до1500 циклов

лТемпературная адаптация:Поддерживает около 70% емкости при 20°C

лБезопасность: температура термической неконтролируемости около250 - 350 °C, требует строгого управления системой BMS

лСтоимость: примерно выше, чем у железо - литиевых батарей фосфата10% - 20%

сценарий примененияА.

лВысокоскоростные автомобили: например, TeslaModel 3、 ES6, идеальная серия L

лЭлектромобили в холодных северных регионах: отличные низкотемпературные характеристики

лСредние и высокие гибриды: например, BYDСерия DM - i

(2) Железо - литиевые фосфатные батареи

Железо - литиевые батареи из фосфата.отличныйБезопасность и длительный цикл жизни доминируют на рынке электромобилей среднего и низкого класса.

Технические характеристикиА.

лПлотность энергии: удельная плотность энергии150-160Wh/kg， Технология аккумулятора может быть увеличена до 160 Вт / кг

лЦиклический срок службы: доБолее 3000 раз, намного больше, чем трехкомпонентная литиевая батарея

лБезопасность: температура термического неконтролируемого превышения500 ° C, при проколе, коротком замыкании и т. Д. Не легко гореть или взрываться

лКриогенные свойства:Разрушение емкости около 60% при - 10°C, более заметное при - 20°C

лСтоимость: примерно меньше, чем трехдолларовая литиевая батарея20%

сценарий примененияА.

лСредние и низкие пассажирские автомобили: например, Бьяди Цинь, Тан, Дельфины и так далее

лЭлектрические автомобили в южных районах с высокой температурой: благодаря их высокой температурной устойчивости

лОбласть хранения энергии: пиковая засыпка долины, резервные источники питания и т.д.

лСудно и строительная техника: сценарии использования с длительным циклом

(3) Литиево - марганцовые батареи

Литиево - марганцовые батареи имеют низкую стоимость и хорошую безопасность, но имеют плохую высокотемпературную производительность и относительно короткий циклический срок службы, в основном для низкоуровневых электромобилей и конкретных сценариев хранения энергии.

Технические характеристикиА.

лПлотность энергии: около110-130 Вт/кг

лЦиклический срок службы: около1000 - 1500 заседаний

лКриогенные свойства:Поддерживает нормальную разрядную мощность при температуре 20°C

лВысокотемпературные свойства: подверженность структурным искажениям и ослаблению емкости при высоких температурах

лСтоимость: близко к свинцово - кислотной батарее, но выше, чем у железо - литиевой фосфатной батареи

сценарий примененияА.

лНизкий уровень электромобилей: например, ранние электромобили NissanЛитиево - марганцовый аккумулятор мощностью 24 кВт обеспечивает 200 км

лОборудование для хранения энергии: например, некоторые бытовые системы хранения энергии

2. Никель - водородные батареи

Никель - водородные батареи - это фактически проверенные и коммерчески крупномасштабные аккумуляторные системы, используемые в гибридных автомобилях, с высокой плотностью энергии и более длительным циклом.

Технические характеристикиА.

лПлотность энергии:70-100 Вт/кг

лЦиклический срок службы: около500 - 1000 раз

лБезопасность: высокая безопасность, отсутствие риска взрыва

лЭффект памяти: существует эффект памяти, который требует специального управления зарядкой

лСтоимость: примерно больше, чем литиевые батареи30%

сценарий примененияА.

лГибридные автомобили, такие как Toyota Prius, FordEscape、 ШевролеМалибуи т. д.

лРанние электромобили: например, Changan Jehun, CheryA5 Прочие

II. Другие технологии аккумуляторных батарей

1. Свинцово - кислотные батареи

Свинцово - кислотные батареи.традицияТехнология аккумуляторов, хотя и низкая плотность энергии, плохая экологичность, все еще имеет применение в конкретных областях.

Технические характеристикиА.

лПлотность энергии: около30-50 Вт/кг

лЦиклический срок службы: около300 - 500 раз

лЗатраты: низкая стоимость, около0,3 - 0,5 юаней / Вт

лБезопасность: относительная безопасность, но электролит коррозионный

лЭкологичность: загрязнение свинцом является серьезной проблемой, трудно восстановить

сценарий примененияА.

лНизкоскоростные электромобили: например, электрические велосипеды, велосипеды для пожилых людей и т.д.

лТрадиционная система запуска автомобиля: все еще используется для запуска батареи топливного автомобиля

лАварийное энергоснабжение: частичная резервная энергосистема

2. Аккумуляторы на основе натрия и серы

натриево - серная батарея представляет собой высокотемпературную вторичную батарею с твердым электролитом, характеризующуюся высокой плотностью энергии и длительным циклом службы.

Технические характеристикиА.

лПлотность энергии: теоретические значения760Wh/kg， На самом деле более 150 Вт / кг

лЦиклический срок службы: доБолее 15 000

лРабочая температура: необходимо поддерживать наВысокотемпературная среда при температуре 300 - 350 °C

лБезопасность: существует риск безопасности при эксплуатации при высоких температурах и требует специальной защиты

лЗатраты: Капитальные затраты являются$180 - 500 / кВт (около 1200 - 3500 юаней / кВт), выше, чем литиево - фосфатные батареи

сценарий примененияА.

лРезервирование энергии на уровне сети: пиковая засыпка долины, аварийное питание

лПромышленные резервные источники питания: сценарий, требующий высокой надежности

лПодключение к сетям возобновляемых источников энергии: решение проблемы нестабильности ветроэнергетики

3. Жидкостные батареи

Жидкостные батареи - это устройства, подходящие для стационарного крупномасштабного хранения энергии, в основном состоящие из полностью ванадиевых жидкостных батарей иЦинково - бромировая жидкостная батареяИ так далее.

(1) Полностью ванадиевые жидкостные батареи

Технические характеристикиА.

лПлотность энергии: реальный приблизительно50-100Wh/kg， Теоретические значения выше

лЦиклический срок службы: доБолее 15 000

лСценарий применения: Подходит для длительного хранения энергии (≥4 часа)

лБезопасность: Собственная безопасность, отсутствие риска взрыва при сгорании

лЗатраты: высокие первоначальные инвестиции, но более низкие долгосрочные затраты на использование

сценарий примененияА.

лЧастотная модуляция сети и пиковая засыпка: большая энергосистема

лПодключение к сетям возобновляемых источников энергии: решение проблемы нестабильности ветроэнергетики

лПромышленное и коммерческое хранение энергии: сценарий, требующий длительного хранения энергии

(2) Цинково - бромированные жидкостные батареи

Технические характеристикиА.

лПлотность энергии: около75-85 Вт/кг

лЦиклический срок службы: около500 случаев (лабораторные данные)

лТемпературная адаптация:Работа в диапазоне 30 - 50°C

лБезопасность: наличие проблемы коррозии бромом и дендритов цинка

лЗатраты: начальные инвестиции выше, но подходят для распределенных приложений

сценарий примененияА.

лРаспределенное накопление энергии: небольшие электросети, такие как сообщества, острова и т.д.

лРезервное питание базовых станций связи: например, пилотный проект Zhejiang Unicom

лПромышленное аварийное энергоснабжение: сценарий, требующий высокой надежности

4. Натриевые ионные батареи

Натриевая ионная батарея - это вторичная батарея с ионами натрия в качестве носителя заряда, которая имеет преимущества богатых ресурсов, низкой стоимости и высокой безопасности.

Технические характеристикиА.

лПлотность энергии: первое поколение160Wh/kg， Второе поколение выросло до 200 Вт / кг

лЦиклический срок службы:Более 2000 раз, намного больше, чем свинцово - кислотные батареи

лРабочая температура:От - 40°C до 80°C, отличная низкотемпературная производительность

лБезопасность: высокое внутреннее сопротивление, малое мгновенное нагревание при коротком замыкании, температура теплового контроля выше, чем у литиевых батарей

лСтоимость: себестоимость производства около0,55 юаней / ч, на 30 - 40% ниже, чем фосфат железа лития

сценарий примененияА.

лРезервные электростанции: напримерГуансийская электростанция хранения ионов натрия, сданная в эксплуатацию в мае 2024 года

лДвухколесные электромобили, такие как Yardier Tribus

лИсточник питания: замена традиционных свинцово - кислотных батарей

лНизкоскоростные электромобили: например, электрические трехколесные велосипеды, обзорные машины и т.д.

5. Твердотельные батареи

Использование твердотельных электролитов вместо традиционных жидких электролитов является важным направлением развития технологии батарей следующего поколения.

Технические характеристикиА.

лПлотность энергии: путь до сульфидов400-500Wh/kg， Маршрут окисления около 300 Вт / кг

лЦиклический срок службы: около лабораторных данных500 раз, средняя тестовая линия до 90%.

лСкорость зарядки: поддержка10 минут быстрой зарядки, до 80% мощности.

лБезопасность: риск утечки электролита отсутствует, безопасность значительно повышена

лСтоимость: Текущая стоимость сульфидных электролитов1 - 2 000 юаней / кг, высокая себестоимость массового производства

сценарий примененияА.

лЭлектрические транспортные средства: как в плане эпохи НиндэИдеальная модель MEGA 2027 года

лСпециальное оборудование: например, беспилотные летательные аппараты, низковысотные летательные аппараты и т.д.

лСистемы хранения энергии будущего: потребности в длительном и безопасном хранении энергии

6. Водородные топливные элементы

Водородные топливные элементы преобразуются непосредственно в электрическую энергию посредством химической реакции водорода и кислорода и представляют собой чистую и эффективную технологию преобразования энергии.

Технические характеристикиА.

лЭффективность преобразования энергии: около50 - 60%, выше двигателя внутреннего сгорания

лСкорость наполнения водородом:Продолжительность полёта 650 км за 3 минуты.

лЭкологичность: выбросы только воды и тепла, без загрязнения

лУровень шума: около55dB， Это соответствует нормальному уровню разговора.

лЗатраты: высокая стоимость системы, около750 $/ кВт

сценарий примененияА.

лКоммерческие автомобили: например, тяжелые карты, логистические автомобили, автобусы и т. Д.

лКосмическая сфера: например, водородные суперяхты, водородные топливные поезда

лПромышленность и производство электроэнергии: распределенные источники питания для микросетей

Сравнение технологии батарей и стратегия выбора

1. Сопоставление плотности энергии и стоимости

2. Стратегия региональной применимости

Северный регионА.

лТрёхкомпонентная литиевая батарея: Из - за превосходных криогенных свойств,При 20°C сохраняется около 70% емкости.

лионно - вторичный натриевый элементА.Поддержание емкости более 90% при температуре 40°C, подходит для экстремальных холодных районов

лОстерегайтесь железо - литиевых батарей.:: Заметное затухание емкости при низких температурах, влияющее на продолжительность зимнего плавания

Южный регионА.

лФосфат железа лития: Высокотемпературная стабильность хорошая, термическая неконтролируемая температура сверх500℃

лионно - вторичный натриевый элемент: Низкая стоимость, подходящая для рынка хранения энергии и микроавтомобилей

лМожно выбрать трехкомпонентную литиевую батарею.: Однако необходимо учитывать фактор затрат

Энергосбережение сетиА.

лКратковременная частотная модуляция:: Литиевые батареи, потому что они быстро реагируют

лДлительное хранение энергииВанадиевые батареи и натриевые ионные батареи более экономичны

лРаспределенное накопление энергииЦинково - бромированные жидкостные батареи и натриево - ионные батареи подходят для небольших сценариев применения

IV. Будущие тенденции

1. Технологическая итерация литий - ионных батарей

Литий - ионные батареи – это будущее.Основные технологии в области новых источников энергии в течение 5 - 10 лет, но будет продолжаться итеративная модернизация:

лвысоконикелевый трехкомпонентный аккумулятор: Плотность энергии прорвется350Wh/kg， К 2030 году ожидается 400 Вт / кг

лФосфат марганцево - литиевого элемента: Повышение плотности энергии20%, в сочетании с безопасностью фосфата железа лития и плотностью энергии тройного лития

лТехнология отрицательных электродов на основе кремнияПовышение плотности энергии батареи.30 - 40%, продление срока службы

2. Процесс коммерциализации натриево - ионных батарей

Натриевые ионные батареи, как потенциальная альтернатива литиевым батареям, быстро продвигаются к коммерциализации:

лТехнологический прорывА.В 2025 году плотность энергии натриевых батарей второго поколения Ningde достигла 200 Вт / кг, что близко к уровню фосфата железа лития

лПреимущества затратСтоимость производства ниже, чем у фосфата железа лития30% - 40%, стоимость сырья составляет всего 32%

лсценарий применения: ОжидаетсяК 2030 году количество натриевых аккумуляторов в мире достигнет 407,84 ГВтч

лРазвитие промышленных цепочек: Головные компании (например, эпоха Ниндэ, BYD) оптимизируют затраты посредством вертикальной интеграции, стартапы фокусируются на сегментах рынка

Путь индустриализации твердотельных батарей

Твердотельные аккумуляторы рассматриваются как цель для следующего поколения аккумуляторных технологий, но процесс индустриализации по - прежнему сталкивается с проблемами:

лдифференциация технологических маршрутов: сульфидные маршруты (эпоха Ниндэ) с высокой плотностью энергии, но высокой стоимостью, оксидные маршруты (новые источники энергии в Анваре) с низкой стоимостью, но ограниченной плотностью энергии

лГрафик массового производства: План эпохи НиндэНебольшое массовое производство к 2027 году, цель плотности энергии 400 Вт / кг

лПуть снижения стоимостиА.Полная твердотельная батарея (сульфид - силиконовый углерод) будет стоить около 1 юаня / ч в 2027 году, снизится до 500 юаней / кВт в 2030 году и до 0,6 - 0,7 юаней / Вт в 2035 году

лРасширение прикладной сцены: Постепенное расширение от электромобилей до хранения энергии, специального оборудования и других областей

Пути коммерциализации водородных топливных элементов

Автомобили на водородных топливных элементах развиваются с относительным отставанием, но путь их коммерциализации постепенно становится ясным:

лКоммерческие автомобили первымиА.Ожидается, что продажи коммерческих автомобилей в 2025 году составят всего 7 000 единиц, что намного ниже целевого показателя политики в 50 000 единиц.

лСтроительство гидрозаправочной станции: По состоянию наК июню 2025 года Китай построил 527 водородных станций, но менее 1000 в мире

лПоддержка политики:: Центральные стимулирующие фонды для демонстрационных городских агломераций автомобилей на топливных элементах2,34 млрд. долл. США

лТехнологический прорыв: Стоимость системы ожидается от текущего750 юаней / кВт до менее 750 юаней / кВт в 2030 году

V. ВЫВОДЫ

Технология аккумуляторов в области новых источников энергии демонстрирует диверсифицированную тенденцию развития, различные технологии аккумуляторов, благодаря своим уникальным преимуществам производительности, в различных сценариях применения, чтобы найти подходящее положение на рынке.Трехкомпонентные литиевые батареи и фосфатные железо - литиевые батареи по - прежнему являются доминирующими технологиями в области силовых батарейАдаптация к потребностям электромобилей в холодных северных и жарких южных регионах соответственно;Натриевые ионные батареи благодаря преимуществам по стоимости и превосходным низкотемпературным свойствамБыстро проникает на рынок хранения энергии и микротранспортных средств;Твердотельные батареи как технология следующего поколенияХотя он еще не коммерциализирован, но вступил в канун индустриализации;Водородные топливные элементы в основном используются в коммерческих транспортных средствах.Он сталкивается с двойной проблемой недостаточной инфраструктуры и высоких затрат.

С технологическим прогрессом и снижением затрат технологический ландшафт батарей будет продолжать развиваться. В краткосрочной перспективе ожидается прорыв натриево - ионных батарей на рынке хранения энергии и микротранспортных средств; В среднесрочной перспективе твердотельные батареи будут использоваться в небольших масштабах на рынке электромобилей; В долгосрочной перспективе твердотельные и водородные топливные элементы, как ожидается, станут доминирующими технологиями.

Добро пожаловать в Oxu Zhuochen Public, чтобы получить больше прекрасного контента!

Источник

[1] Обзор накопления энергии в системах возобновляемых источников энергии

[2] Нанокомпозитные полимерные электролиты

Редоксовые батареи для хранения энергии: обзор технологий

Введение в проектирование электрокатализоров с использованием машинного обучения для хранения возобновляемой энергии

Сравнительный обзор систем хранения энергии, их роли и воздействие на будущие энергосистемы

Редоксовые аккумуляторы для хранения энергии: их обещания, достижения и вызовы

Проблемы и прогресс технологии хранения энергии и ее применения в энергосистемах

[8] Водородные топливные элементы Энциклопедия

Технологии хранения энергии и электроэлектроники: сильная комбинация для преобразования в умную сеть

[10] Какие бывают типы автомобильных батарей на новых источниках энергии? Автодом

[11] Аккумуляторы натрия - серы Энциклопедия

[12] Достижения и проблемы в литиево-воздушных батареях

Технологии аккумуляторов для крупномасштабного хранения электрической энергии на уровне сети

[14] натриево - сернистые батареи Энциклопедия

Перспективы и проблемы заряжаемых литиево-воздушных батарей

Полигенерация с полигенерацией для химических и энергетических центров Технологии единого и полигенерации для гибридных энергетических систем на основе возобновляемых источников

[17] натриево - сернистые батареи - Читайте энциклопедию

[18] Литий - воздушные батареи (тип батареи) Энциклопедия

Передовые материалы для потоковой батареи на основе цинка: развитие и вызов

[20] Какое применение имеют натриево - серные батареи?

[21] Цинково - бромированные жидкостные батареи - характеристики

Стратегии гибридизации систем электроэнергии-газа и аккумуляторного хранения с использованием возобновляемых источников энергии

Недавние разработки и перспективы электродных материалов с иерархическими структурами для литий-ионных батарей

[24] [Глубина инвентаризации] Сценарии применения натриевых батарей и инженерные случаи - Бип - миль

[25] Литий - воздушные батареи (тип батареи) Энциклопедия

Деградация литий-ионных батарей с использованием графитных негативов и никеля-кобальтаоксид марганцаПозитивы оксида марганца спинеля: Часть 1, механизмы старения и оценка жизни