湖北
還沒撲滅！5月15日下午，位于美國加利福尼亞州圣地亞哥市的Gateway儲(chǔ)能電站發(fā)生火災(zāi)，七天過去了，火情仍未得到完全控制。當(dāng)?shù)叵绬T在接受媒體采訪時(shí)表示，該電站的儲(chǔ)能集裝箱在這幾天多次出現(xiàn)復(fù)燃情況，目前尚無法給出準(zhǔn)確的滅火計(jì)劃，可能還需要數(shù)周時(shí)間才能徹底消滅火情。
當(dāng)?shù)叵缹＜冶硎?，在過去兩年里，他們遇到過多起儲(chǔ)能電站火災(zāi)事件，每次持續(xù)時(shí)間從數(shù)天到數(shù)周不等，目前Gateway儲(chǔ)能電站的火情還算在可控范圍內(nèi)。
“燒不盡”的三元鋰
受制于火情尚未完全得到控制，火災(zāi)的起因還未調(diào)查清楚。但一條關(guān)鍵信息已經(jīng)浮出水面——該儲(chǔ)能電站的電芯供應(yīng)商為韓國LG公司。
在儲(chǔ)能行業(yè)提起韓國LG，那幾乎是人人喊打的存在。原因無他，用了LG電芯的儲(chǔ)能電站火災(zāi)發(fā)生率“一騎絕塵”。據(jù)對已公開數(shù)據(jù)的不完全統(tǒng)計(jì)，目前全球已投運(yùn)的早期大型儲(chǔ)能電站中，應(yīng)用LG電芯而又發(fā)生熱失控失火的儲(chǔ)能電站已達(dá)兩位數(shù)之多。
為啥LG電芯有如此“魔力”？作為全球老牌鋰電龍頭，LG至今仍是全球最大的三元鋰電出貨商之一。作為十年前的主流技術(shù)方案，三元鋰電成功幫助松下、LG、SK等一批日韓企業(yè)打開了全球鋰電市場，動(dòng)力、儲(chǔ)能領(lǐng)域建樹頗豐。
作為3年前應(yīng)用最多的鋰電產(chǎn)品，高能量密度是三元鋰電池相較其他電池產(chǎn)品最大的優(yōu)勢所在，輕松超200Wh/kg的超高能量密度，這是之后磷酸鐵鋰電池“嫁接”了三元鋰電池中的“錳”元素后方才實(shí)現(xiàn)的，且三元鋰電通常具有較長的循環(huán)壽命，可以進(jìn)行更多的充放電循環(huán)，這兩種特性使得三元鋰電池比較廣泛地應(yīng)用于全球早期建成運(yùn)營的儲(chǔ)能電站。
但三元鋰電有一個(gè)對儲(chǔ)能電站而言近乎致命的缺點(diǎn)——熱穩(wěn)定性差。三元鋰電池在高溫下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，熱失控的風(fēng)險(xiǎn)極大，尤其是在高溫條件下極不穩(wěn)定，電解液極易在化學(xué)加熱的條件下生成可燃?xì)怏w，燃燒爆炸風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)級上升。這次加州Gateway儲(chǔ)能電站出現(xiàn)多次復(fù)燃的情況，可見三元鋰電一旦出現(xiàn)熱失控，除非自身產(chǎn)生的高溫化學(xué)反應(yīng)及可燃?xì)怏w消耗殆盡，否則很難徹底實(shí)現(xiàn)消防安全。
目前全球多數(shù)國家和地區(qū)仍未明確以法律法規(guī)的形式限制三元鋰電在儲(chǔ)能端的具體應(yīng)用，當(dāng)然這里不包含中國。2022年12月30日，由國家市場監(jiān)督管理總局(標(biāo)準(zhǔn)委)批準(zhǔn)的《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全規(guī)程》正式發(fā)布，其中明確提出，新型儲(chǔ)能電站禁止使用三元鋰電池等內(nèi)容，徹底斷絕了其在國內(nèi)發(fā)展的可能性。
儲(chǔ)能，安全為王
如果說三元鋰池在動(dòng)力應(yīng)用領(lǐng)域被磷酸鐵鋰電池有些意外，那么在儲(chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域被反超則是一種必然。
相較于三元鋰電池，磷酸鐵鋰電池電化學(xué)性能穩(wěn)定，即使在短路、過充、擠壓、針刺等特殊條件下也不易燃燒爆炸，尤其是在高溫情況下，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，不易發(fā)生熱失控，安全性能甩出一條街。
不僅如此，早期磷酸鐵鋰電池一直有能量密度低的短板，極大限制了其在動(dòng)力、儲(chǔ)能領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。但隨著技術(shù)方案與上游原材料的不斷突破，磷酸鐵鋰的性能在前幾年便已實(shí)現(xiàn)極大突破，雖然仍舊被三元鋰電池拉開較大的差距，但在儲(chǔ)能領(lǐng)域已經(jīng)可以規(guī)?；涞貞?yīng)用。
最重要的是，磷酸鐵鋰電池在相對更安全、性能“及格”的同時(shí)，應(yīng)用成本還遠(yuǎn)低于三元鋰電池，這一優(yōu)勢在儲(chǔ)能領(lǐng)域更為凸顯，取代三元鋰電池成為儲(chǔ)能應(yīng)用絕對的王者，磷酸鐵鋰電池可以稱得上是“眾望所歸”。
不過從目前發(fā)展趨勢看，磷酸鐵鋰電池的“鐵王座”還能坐幾年還真不好說。鈉電池、液流電池等一批電池新貴正躍躍欲試，想要挑戰(zhàn)磷酸鐵鋰電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的王者地位。
從產(chǎn)品特性看，鈉電池發(fā)生短路時(shí)鋁負(fù)極不會(huì)過度放電，發(fā)熱少、電解質(zhì)更不容易受熱分解，相較鋰電池更不容易出現(xiàn)熱失控，安全性更高。能量密度相對偏低幾乎是它的唯一短板，但這一缺點(diǎn)在儲(chǔ)能應(yīng)用方面又被無限縮?。捍笮蛢?chǔ)能項(xiàng)目動(dòng)輒數(shù)個(gè)GWh的應(yīng)用規(guī)模，高能量密度產(chǎn)品確實(shí)可以減少設(shè)備的占地面積，但節(jié)約用地面積只是錦上添花，切實(shí)增強(qiáng)系統(tǒng)安全性能才是對儲(chǔ)能體系的雪中送炭。
液流電池在安全性方面更是具備鋰電池所不具備的本證安全：液流電池通過將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并存儲(chǔ)在液態(tài)電解質(zhì)中實(shí)現(xiàn)能量存儲(chǔ)，由于電解液（水基）本身不可燃，并且可以阻燃，無熱失控風(fēng)險(xiǎn)，因此具有本征安全的屬性。
結(jié)語
當(dāng)前儲(chǔ)能方式種類繁多且各具優(yōu)勢，雖然三元鋰電儲(chǔ)能已經(jīng)“日薄西山”，但磷酸鐵鋰儲(chǔ)能仍保持著旺盛的生命力。不難想象，在未來相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)，鋰電儲(chǔ)能與其他儲(chǔ)能方式將呈現(xiàn)出一種相融共生、功能互補(bǔ)的發(fā)展態(tài)勢。
當(dāng)然，三元鋰除外。
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