近年來(lái)儲(chǔ)能安全事故頻發(fā)，日前某儲(chǔ)能電站著火事故再一次敲響了業(yè)界對(duì)于儲(chǔ)能安全的“警鐘”。據(jù)GGII統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)鋰電池起火事故原因，除后期電站安全防控體系建設(shè)不足外，還與電池材料有關(guān)，易燃的有機(jī)電解質(zhì)在過(guò)充和短路時(shí)會(huì)分解，并釋放大量熱量及易燃?xì)怏w，導(dǎo)致電池燃燒，進(jìn)而影響儲(chǔ)能電站安全。

（文章來(lái)源 公眾號(hào)：新產(chǎn)業(yè)智庫(kù) ID：weixin-gg-ii 作者：GGII）

部分儲(chǔ)能電站起火事故發(fā)生原因統(tǒng)計(jì)

(資料圖片)

解決材料問(wèn)題引起安全事故的措施，主要是在電解液內(nèi)部加入相應(yīng)的添加劑，使得其具備阻燃、低發(fā)熱等特性。而使用以水為電解質(zhì)溶劑的水系電池簡(jiǎn)單直接地規(guī)避了上述缺陷。同時(shí)，與有機(jī)電解質(zhì)相比，水系電解質(zhì)避免了有毒的有機(jī)物揮發(fā)造成的危險(xiǎn)和爆炸的可能性，而且不具備氧/水的敏感性，在制造電池過(guò)程中裝配環(huán)境要求大大降低。另外相比于有機(jī)電解質(zhì)的電導(dǎo)率，水系電解質(zhì)的電導(dǎo)率通?？梢赃_(dá)到幾十，極大地滿足了快速充電的效率需求。

鋰離子電池?zé)崾Э貢r(shí)序圖

資料來(lái)源：《鋰離子電池儲(chǔ)能電站熱失控預(yù)警與防護(hù)研究進(jìn)展》，2023年8月

電解質(zhì)可以分為有機(jī)電解質(zhì)溶液、離子液體、固態(tài)電解質(zhì)、水系電解質(zhì)溶液等。水系電解質(zhì)溶液是一種含有適當(dāng)濃度電解質(zhì)鹽的水溶液，具有安全、環(huán)保、無(wú)毒和高電導(dǎo)率等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于上一代鎳鎘電池和鎳氫電池等低電壓電池和電化學(xué)電容器中。在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域，含水電解質(zhì)主要用于電化學(xué)電容器（超級(jí)電容器）、離子電容器、離子電池、鉛酸電池、鎳氫電池等，主要是低電壓的電化學(xué)儲(chǔ)能。

水系電池（Aqueous battery）是一種使用水基溶液作為電解質(zhì)的電池，核心是含水電解質(zhì)，與有機(jī)電解質(zhì)相比具有本征安全的特性，與固態(tài)電解質(zhì)相比接觸界面更好，但也存在水位窗口低的缺點(diǎn)，理論值僅為1.23V，在實(shí)際應(yīng)用中導(dǎo)致能量密度偏低。

按照水系電池中載流子種類區(qū)分，可分為非金屬載流子（H+、F?、NH4+等）和金屬載流子（Li+/Na+/K+，Mg2+、Ca2+、Zn2+、Al3+等）型水系電池。其中以質(zhì)子為代表的水系電池由于可選電極材料較少、工作電壓較低，且電解液為強(qiáng)酸性，導(dǎo)致其發(fā)展緩慢。而多價(jià)金屬載流子（Mg2+、Ca2+、Zn2+、Al3+等）具有高電子轉(zhuǎn)移數(shù)，使得其在電網(wǎng)或大型儲(chǔ)能電站應(yīng)用更具優(yōu)勢(shì)。

典型水系電池性能參數(shù)對(duì)比

資料來(lái)源：高工產(chǎn)研儲(chǔ)能研究所（GGII），2023年8月

目前除鉛酸外的新型水系電池在技術(shù)成熟度、成本等方面尚未完全商業(yè)化。以新型水系電池鐵鎳電池為例，其成本在1.5元/Wh，顯著高于目前主要應(yīng)用的鋰電池。

典型水系電池價(jià)格及預(yù)測(cè)（元/Wh）

數(shù)據(jù)來(lái)源：高工產(chǎn)研儲(chǔ)能研究所（GGII），2023年8月

8月12日，CCTV-2央視財(cái)經(jīng)頻道《對(duì)話》節(jié)目現(xiàn)場(chǎng)，中國(guó)科學(xué)院院士、南開(kāi)大學(xué)副校長(zhǎng)陳軍教授提出，新型儲(chǔ)能會(huì)百花齊放，“水系電池，特別是像液流、水系鐵鎳電池”，更值得期待。GGII預(yù)計(jì)由于新型水系電池本質(zhì)安全的核心優(yōu)勢(shì)，未來(lái)有望在儲(chǔ)能市場(chǎng)提高占比，鐵鎳和液流電池由于初始投資成本較高、循環(huán)壽命較長(zhǎng)，在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域更有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)加速示范和應(yīng)用。