智能手機好用,電池卻不給力——許多人對此感同身受。而中國電力科學研究院超導電力研究所所長來小康的擔憂更關(guān)乎國計民生——“無論是在容量上還是經(jīng)濟性上,現(xiàn)有儲能技術(shù)距離其在電網(wǎng)大規(guī)模應用,還有相當遠的距離”。
來小康將智能電網(wǎng)以及新能源、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展瓶頸,都指向了儲能技術(shù)。這一技術(shù)同樣也是節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)的重要支撐。
“發(fā)展儲能技術(shù)已成為各國關(guān)注和支持的焦點。”由中國科協(xié)主辦,重慶科協(xié)、重慶材料研究院承辦的第21次中國科技論壇近期在重慶舉行。論壇上,華中科技大學教授黃云輝如是說。
早在2009年,美國總統(tǒng)奧巴馬就宣布政府將斥資34億美元啟動“智能電網(wǎng)”項目建設(shè)。迄今,許多國家都將大規(guī)模儲能技術(shù)定位為支撐新能源發(fā)展的戰(zhàn)略性技術(shù)。在我國《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012~2020年)》中,也特別提出要大力推進動力電池技術(shù)創(chuàng)新。
“可以看出,國家在新能源、節(jié)約能源的發(fā)展中對電池給予了很大的比重。”北京理工大學教授吳鋒表示。
到目前為止,科學家們已提出和開發(fā)了多種儲能技術(shù)。
中科院大連化學物理所研究員張華民介紹說,根據(jù)儲能容量的不同,其應用領(lǐng)域主要分為電源質(zhì)量調(diào)節(jié)和不間斷電源、備用電源、能源管理三個層次。各種二次電池、超級電容器、飛輪儲能、鉛酸電池等可用于電源質(zhì)量調(diào)節(jié)和不間斷電源,金屬空氣電池、鈉硫電池、鉛酸電池、液流電池可用于備用電源,抽水儲能、壓縮空氣儲能、鈉硫電池、鉛酸電池、液流電池可用于電網(wǎng)能源管理,即大規(guī)模儲能。
“每段時間里,每種電池都能結(jié)合自己的特點、性價比找到定位。”中科院上海硅酸鹽研究所研究員溫兆銀接受采訪時表示,“然而很長時間內(nèi),一種電池完全取代另一種電池的現(xiàn)象不太可能發(fā)生,因為這種電池還沒找到。或是能量密度低或是安全性差,也有可能是成本太高。”
那么,事關(guān)未來新興產(chǎn)業(yè)的儲能技術(shù)自身發(fā)展瓶頸又在哪里?來自儲能技術(shù)學術(shù)領(lǐng)域、產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域、政策領(lǐng)域的與會代表各有觀點。
“我們需要政策支持。但關(guān)鍵還是優(yōu)勢儲能材料的尋找,這也是一個全球性問題。”黃云輝告訴《中國科學報》記者。
能量密度低、電池組過重,使得電動汽車的動力性能無法與內(nèi)燃機汽車相比。而精進能源有限公司技術(shù)總監(jiān)郭京彬表示,在鋰離子電池這個所謂“朝陽行業(yè)”中,如雨后春筍般冒出了幾百家電池廠,“但是太陽一直不出來。各企業(yè)‘燒著錢’苦苦支撐著”。
對于近來頻頻見諸報端的電動車自燃事件,郭京彬認為,安全性是制約鋰離子電池等其他電池市場發(fā)展的主要因素。
鋰電池作為當前高性能二次電池的代表,具有較高的能量密度和功率密度,但吳鋒表示,這樣的特性也意味著潛在的化學不穩(wěn)定性,由于電池安全性問題并非單一因素造成,故應在深入全面認識應用環(huán)境下電池反應機制及其伴生副反應的基礎(chǔ)上,多角度、系統(tǒng)地提高鋰離子電池的安全可靠性。
作為“863”計劃新材料領(lǐng)域?qū)<医M成員,黃云輝透露,下一步對儲能技術(shù)的支持將偏重高比能電池新材料的研發(fā),并建立起新的儲能體系。
與來小康關(guān)于智能電網(wǎng)發(fā)展瓶頸的問題呼應,張華民表示,液流電池在智能電網(wǎng)大有所為,并且,中國巨大的儲能市場和在關(guān)鍵材料方面顯現(xiàn)的成本優(yōu)勢使得中國液流儲能技術(shù)發(fā)展得到了世界矚目。
“保持其領(lǐng)先地位,需要集中力量攻克關(guān)鍵材料批量化生產(chǎn)技術(shù),加快高可靠性、低成本兆瓦級大規(guī)模裝備的產(chǎn)業(yè)化技術(shù),并積極推進全國產(chǎn)材料兆瓦級全釩液流電池儲能系統(tǒng)應用示范工程。”張華民說。