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落基山研究所

我们需要一个“百万英里”电池的不仅仅是电动车更

锂离子电池模块

随着过去几年的巨大的锂离子(Li-ion)电池制造工厂的产能和短期的承诺,以进一步扩展的扩建,电池存储成本继续大幅下降。成本下降,加上改进的性能,正在使新电池的应用中,极大地将加速能量转换。

对很多投资者来说,政策制定者和规划者的系统,超越价格性能特点是加纳最关注往往是指标如能量密度和安全性。在未来五年,然而,改进针对电池劣化(循环寿命)可能是更重要的 - 不只是为了扩大EV采用,也为电池,如车辆到电网的服务,第二人生的用途开辟了新的应用程序对于电池不再适合移动性的目的,并且长时间储存​​。这些应用程序可以显著转移电池的经济学和沿以前尚未开发的价值链,开拓新的机会的视野。换句话说,他们将破局者在加速过渡到清洁能源系统方面。

并非所有的锂离子电池是相等的创建

什么很多人不知道的是,锂离子电池包括电化学能量存储设备的广泛的多样性。正如上文落基山研究所的“突破电池“报告中,有许多类型的锂离子电池,都具有不同的性能特点和权衡。国家,研究机构和厂商都在追求更好,更便宜的电池,主要是锂离子电池的研究和开发大量投资。

最近,大量的谣言已经浮出水面特斯拉声称已经开发出一种锂离子电池化学成分是可以实现百万英里在其生命周期,这表明在降解性能的显着改善。而最明显的影响是推动百万英里使用同样的电池(机器人出租车有用的一个功能)的能力,在电动汽车电池的寿命改进对扩大电气化使用情况等诸多问题。

目前的锂离子电池可能难以货币化的一个大的选择的第二生活中的应用由于电池健康和循环寿命和安全性急剧减少的可变性。

锂离子电池由于降级到几个因素:时间;循环次数;循环的深度;和温度。对于能量密度,如NMC或NCA阴极化学优化的锂离子电池,在历史上有过短的循环寿命,如果他们经常完全放电(放电的100%的深度)。

现今制造的另一最常见的Li离子化学是磷酸铁锂(LFP),这是更重和更小能量密度高的(不作为好轻型车辆),但具有较长的循环寿命。

从循环寿命更长的新机遇

在高能量密度的锂离子化学的循环寿命显著改进将是朝向实现EV快速充电,车辆到网格功能和更长的持续时间储存装置,包括利用第二寿命电池的一大步。然而,这些改进也带来挑战:

快速充电

快速充电是电动汽车未来的重要组成部分,因为它的关键,电动汽车提供同样的,如果没有更好的,功能和易用性目前存在的交通。然而对于某些类型的锂离子电池恶化率显著当他们快速充电或放电。阴极和电解质的改进,减少劣化的严重程度和延长电池的使用寿命将降低快速充电的负面影响。

车辆到电网(V2G)充电

该车辆可在平衡电网发挥作用的想法是令人兴奋的,但它是充满了挑战。都日产菲亚特从事飞行员测试V2G模式。同样,电动车电池衰减与充电和放电循环。电池保修提供商都提不起兴趣,以换取从电网小报销贬值这些资产的流动性的能力。

如果没有电动汽车动力电池的循环寿命和改进,定价利率需要激励车辆到电网充电很可能会太高。可能会需要不同的和额外的能量存储投资提供这种平衡能力。

例如,配对本地能量存储与快速充电基础设施仍然可以产生这样的优点,同时也缓和需求高峰从快速充电的影响。单独的电动汽车的潜力,提供分布式电网平衡或局部的弹性是不可能没有显著电动汽车动力电池的性能改进。

较长时间的存储

绝大多数网绑定电池项目,有针对性的短期存储的事件,但由于电池成本的降低,这些项目的平均持续时间在2015年到2.2今日营业时间由1.5小时提高。除此之外额外的能量增加了成本,项目的事实,锂离子储能项目开发商也通常过度建设的能源,他们由10%至30%所需要的量。这种额外的能力有助于减少时间电池完全放电次数,可以允许一定程度的降解。

至于持续时间较长的存储市场的成熟,提高了电池的寿命,有必要提供的重新改编电动汽车电池的剩余能量含量信心匹配剩余价值用例。

另外,更长的持续时间的装置常常优先使用较短的持续时间的机会时可能的,包括辅助服务或短期能量转移(15分钟)。

电池开发者和资产所有者的偏好,这些短期市场可能会破坏电池弹性福利电网。具有更好的寿命和性能电池将不再需要有尽可能多的缓冲能力或担心有关电池退化成本。其结果是,持续时间较长的项目,将安装在更多的时候会用自己的全部装机容量在显著改善电池项目经济的方式。

系统规划者,监管者和投资者在设计和选择系统时,应该考虑这些属性。

第二寿命电池为长时间储存

锂离子LFP已经有一个比较长的周期寿命,是许多网装置一个合乎逻辑的选择。然而,LFP的最终底价预计将在60 $基于组件的材料成本/千瓦时。这可能是太高,将需要对可再生能源的高穿透长时间季节性的存储类型。这是在世界上有限的资源可用性面对冬季用电高峰能源需求的寒冷地区尤其如此,有时很长一段时间。

形式的能量已经解决了这个问题,其创新的专有技术,指标低于10 $ /千瓦时的资本成本。最近,该公司签署了一项协议,以表现出150小时的持续时间存储项目与大河能源,一个重要的里程碑和进步对能源的过渡。

第二寿命锂离子电池可以为长时间储存​​另一个经济的解决方案,因为他们的成本更低能满足必要的阈值。这将需要锂离子生态系统的扩建,包括采集,检测,回收和电池处理。

目前的锂离子电池可能难以货币化的一个大的选择的第二生活中的应用由于电池健康和循环寿命和安全性急剧减少的可变性。迄今为止,第二寿命锂离子电池主要被用于电信塔弹性的应用程序,但一些公司正在测试第二人生电网应用。

至于持续时间较长的存储市场的成熟,提高了电池的寿命,有必要提供的重新改编电动汽车电池的剩余能量含量信心匹配剩余价值用例。此外,锂离子电池市场整合走向较少化学成分和生产厂家之间的共同标准将极大地帮助了第二人生的市场跟踪和对这个问题的工作。

展望未来

电网的前瞻性眼光,包括快速充电,车辆到电网的能力和长时间储能,包括第二寿命电池。这些新兴的使用情况将有改善长寿的电动汽车电池可显著加快。

投资者,系统规划者和决策者应该考虑骑自行车上使未来的使用情况时,他们期待以激励和投资存储解决方案的影响。这应该包括建立的是越来越规范,可以监控和比较在第二寿命电池的剩余电池寿命强大的电池供应链。

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