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岩石山研究所

我们需要一个超过电动汽车的'百万英里的电池

锂离子电池组件

随着过去几年的锂离子(锂离子)电池制造工厂的能力和近期承诺进一步扩展,电池储存成本继续急剧下降。降低成本,加上改进的性能,正在实现新的电池应用,从而急剧加速能量转换。

对于许多投资者,政策制定者和系统规划人员来说,由于能源密度或安全性的价格,Garner最关注的价格超出价格的性能特征。然而,在未来五年内,针对电池劣化的改进(循环寿命)可能更为重要 - 不仅仅用于扩大EV采用,而且还用于开放新的电池诸如车辆到网格服务的电池,二次生命使用对于电池不再适用于移动目的,以及长期储存。这些应用可以显着改变电池的经济性,并开辟了以前未开发的价值链的新的机会视野。换句话说,他们将在加速到清洁能源系统的过渡方面是游戏变换器。

并非所有锂离子电池都是平等的

许多不确定的是锂离子电池包括广泛的电化学能量存储装置。如岩石山研究所的解释“突破性电池报告指出,锂离子电池有很多种类型,都有不同的性能特点和优缺点。各国、研究机构和制造商都在大量投资于研发,以追求更好甚至更便宜的电池,主要是锂离子电池。

最近,大量的嗡嗡声对特斯拉的主张开发了一种可以的锂离子电池化学实现100万英里在其生命周期内,表明在退化性能方面有显著改善。虽然最明显的含义是使用相同的电池可以行驶100万英里(这一功能对机器人出租车很有用),但电动汽车电池寿命的改善对扩大电气化的使用有许多其他含义。

目前的锂离子电池可能很难货币化,以供大量的二次生命应用选择,因为电池健康状况的可变性和循环寿命和安全性的急剧下降。

锂离子电池由于几个因素而降解:时间;周期数;循环深度;和温度。锂离子电池针对能量密度优化,例如NMC或NCA阴极化学物质,如果它们经常完全放电(100%放电),则具有较短的循环寿命。

今天制造的其他最常见的锂离子化学是磷酸铁锂(LFP),其更重,能量浓度较小(对轻型车辆不如轻型车辆),但循环寿命更长。

循环生活中的新机会

高能量密度锂离子化学物质循环寿命的显著提高,将是实现电动汽车快速充电、汽车到电网的能力和更长的存贮时间,包括利用二次电池的重要一步。然而,这些改进也带来了挑战:

快速充电

快速充电是电动移动性未来的关键部分,因为EVS提供相同的关键,​​如果不是更好,功能和易于运输。然而某些类型的锂离子电池劣化率是显著的当它们快速充电或放电时。阴极和电解质的改善,减轻恶化的严重程度和延长电池寿命,将减少快速充电的负面影响。

车辆到网格(V2G)充电

车辆可以在平衡电网方面发挥作用的想法是令人兴奋的,但它具有挑战的侵犯。两个都日产从事飞行员测试V2G模型。再次,EV电池用充电和放电循环衰减。电池保修提供商在贬值这些资产的移动性能力贬值以换取电网的少量报销。

如果不能改善电动汽车电池的循环和寿命,那么鼓励汽车充电所需的定价率很可能会太高。为了提供这种平衡能力,可能需要不同的和额外的能源存储投资。

例如,将本地能源存储与快速充电基础设施相结合,仍然可以产生这些好处,同时也可以减缓快速充电带来的需求激增的影响。如果没有显著的电动汽车电池性能改善,仅靠电动汽车就不太可能提供分布式电网平衡或局部恢复能力。

较长持续时间存储

绝大多数并网电池项目的目标是短期存储事件,但随着电池成本的下降,此类项目的平均持续时间从2015年的1.5小时增加到今天的2.2小时。除了额外的能源会增加项目成本之外,锂离子存储项目的开发者通常还会将他们所需的能量增加10%到30%。这种额外的容量有助于减少电池完全放电的次数,并允许一些退化。

随着长时间存储市场的成熟,提高电池寿命将是必要的,以提供信心的剩余能量含量的改造电动汽车电池,以匹配剩余价值的使用情况。

此外,如果可能,长时间的安装通常会优先考虑短时间的机会,包括辅助服务或短期能源转换(15分钟)。

电池开发商和资产所有者对这些短期市场的偏好,可能会削弱电池对电网的弹性收益。具有更好的寿命和性能的电池将不需要有同样多的缓冲容量或担心电池退化成本。因此,更长期的项目将安装,更经常地使用其完全安装的能力,从而显著提高电池项目的经济性。

系统规划者、监管者和投资者在设计和选择系统时应考虑这些属性。

用于长期储存的二次寿命电池

Li-Ion LFP已经具有相对较长的循环寿命,并且是许多网格安装的逻辑选择。但是,基于组件材料成本,LFP的最终价格楼层预计将约为60美元/千瓦时。对于更高的可再生能源渗透所需的长期季节储存,这可能太高。这在世界上寒冷的部分尤其如此,面对冬季峰值能源需求,资源可用性有限,有时长时间。

形成能源在创新的专有技术中,这是针对不到10美元/千瓦时的资本成本的创新的专有技术。最近,该公司签署了一项协议来证明a150小时持续存储项目河河精力,一个重要的里程碑和进步为了能量转变。

第二寿命锂离子电池可能是长期储存的另一个经济解决方案,因为它们的较低成本可以满足必要的阈值。这将需要锂离子生态系统的建设,包括电池的收集,测试,回收和加工。

目前的锂离子电池可能很难货币化,以供大量的二次生命应用选择,因为电池健康状况的可变性和循环寿命和安全性的急剧下降。到目前为止,第二生命期锂离子电池主要用于电信塔的弹性应用,但是一些公司正在测试第二寿命网格应用。

随着长时间存储市场的成熟,提高电池寿命将是必要的,以提供信心的剩余能量含量的改造电动汽车电池,以匹配剩余价值的使用情况。此外,锂离子市场整合到更少的化学物质和制造商之间的共享标准将极大地帮助第二生命市场跟踪和解决这个问题。

展望未来

对电网的前瞻性展望包括快速充电、车到网能力和包括二次电池的长时间储能。随着电动汽车电池寿命的提高,这些新出现的用例将大大加快。

投资者,制度规划者和政策制定者应考虑骑自行车对未来使用案件的影响,当他们期待激励和投资存储解决方案时。这应包括构建强大的电池供应链,这些电池供应链越来越标准化,可以监控并比较二次寿命电池中的剩余电池寿命。

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