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 受電力儲能市場快速增長，2021年中國儲能電池市場出貨量為48GWh，同比增長196%。如今的電化學儲能賽道可謂是百花齊放，從技術路線劃分，磷酸鐵鋰和三元鋰無異占據(jù)了主導。那么同為鋰離子電池技術，兩者之外的其它路線能否在這個儲能大賽道當中分一杯“羹”？

5月19日，2022高工儲能全國巡回調研走進博磊達新能源科技有限公司（以下簡稱“博磊達”），就鈦酸鋰電池未來前景，儲能行業(yè)的多樣性等問題進行了深入探討。

優(yōu)劣勢明顯，如何取長補短是關鍵

國家和行業(yè)一直在促進儲能的多元化技術路線，國家發(fā)改委、能源局印發(fā)的《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》以及《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》等文件均提出要推動儲能技術路線的多元化發(fā)展。這也是考慮到技術路線的多元化可滿足不同的應用場景和功能的需求。

從技術層面作對比，鈦酸鋰相比磷酸鐵鋰的優(yōu)勢和劣勢都極為明顯。

鈦酸鋰電池在能量密度和成本方面存在缺陷。這也是鈦酸鋰電池目前尚未普及的主要原因。首先在能量密度方面，目前磷酸鐵鋰離子電池實際比能量為100-120Wh/kg，三元電池則為150-200Wh/kg，其中TSLA采用的鎳鈷鋁三元電池更是達到252Wh/kg，而鈦酸鋰電池只有90Wh/kg。

其次在成本方面，今年一季度0.5C充放的鐵鋰儲能電芯平均報價大概是0.85-1元/Wh，三元儲能大概是1-1.1元/wh,而鈦酸鋰離子電池成本約為三元電池2倍以上，也不占優(yōu)。可在“木桶效應”看來，只要存在1%的問題，就必須額外付出100%的努力。

特殊地理環(huán)境衍生特殊需求

由于中國地理版圖遼闊，造成南北氣候狀況差異巨大。南方的昆明四季如春，北方的黑龍江全年平均氣溫為3°C，冬季最低氣溫低至零下41℃。而磷酸鐵鋰電池在0~-20°C溫度下,放電容量分別相當于25°C溫度下放電容量的88.05%、65.52%和38.88%，需要熱管理系統(tǒng)加以輔助。

這就存在一個問題，在保持正常工作狀態(tài)的情況下，北方的磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)需要額外加裝大量空調，加強后期維護、更換電池等工作。這就導致儲能系統(tǒng)的成本急劇增加，整個單位空間內容量密度大幅降低。

反觀鈦酸鋰電池的尖晶石結構具有三維鋰離子擴散通道，因此鈦酸鋰電池在高低溫性能上的表現(xiàn)也十分優(yōu)異，在零下50℃到零上60℃均可正常充放電，完美適配極寒、惡劣氣候中的電池需求。

安全問題不再是儲能發(fā)展之路的“絆腳石”

歷年來的儲能電站爆炸事故歷歷在目，安全隱患無疑制約了儲能行業(yè)前進的腳步。傳統(tǒng)的碳電極在嵌鋰之后一旦過充，電極的表面容易析出金屬鋰，其與電解液接觸發(fā)生反應會產生可燃性氣體，帶來安全隱患。在以往的巡回當中，高工儲能也曾和企業(yè)聊到國家電網為何不全力推進儲能發(fā)展，唯一的答案便是安全問題。

“中國電網是國家安全的底線之一，這是不容挑戰(zhàn)的，其對電網安全體系的投入也是不計成本的，對任何安全隱患采用“0容忍”態(tài)度。”某知名企業(yè)高管透露。事實上，不只是國家電網，相應的應用場景還有軍工、軌道交通等，電池成本也就不再成為選擇的考量指標。

當鈦酸鋰作為負極材料時，嵌鋰電位高，充放過程中能夠避免金屬鋰的生成和析出，又因其平衡電位高于絕大部分電解質溶劑的還原電位，不與電解液反應，不形成固液界面鈍化膜，避免了很多副反應，所以安全性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的鋰離子電池。例如博磊達曾在其實驗室里，將鈦酸鋰電池先后進行了槍擊、浸泡、針刺、和高溫烘焙等極端測試，但鈦酸鋰電池均未發(fā)生冒煙起火爆炸等現(xiàn)象。

壽命循環(huán)與儲能降本息息相關

傳統(tǒng)鋰電池一般采用石墨做負極材料，石墨為二維層狀結構，鋰離子脫嵌過程當中，體積變化率達到了±10%，嚴重降低了二者的循環(huán)壽命。而鈦酸鋰材料結構穩(wěn)定，在充放電過程中，鋰離子嵌入和脫嵌不會造成鈦酸鋰晶型結構的變化，被稱為零應變材料。

據(jù)實驗數(shù)據(jù)測定,鈦酸鋰離子電池的循環(huán)壽命可達25000次以上,壽命可達30年。三元鋰和磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命大約2000~3000次，因此在實際應用當中，如果儲能電池壽命只有短短幾年，就會出現(xiàn)頻繁更換電池的問題，極大增加了運營成本，而且容易增加性能不穩(wěn)定的風險，并不如鈦酸鋰電池省心。

充放電性能優(yōu)異，匹配電站調頻剛需

鈦酸鋰的三維鋰離子通道，可以實現(xiàn)鋰離子快速脫嵌。與其他負極材料相比，鈦酸鋰有著較高的鋰離子擴散系數(shù)，電化學反應速度快，滿足大倍率快速充放電的需求，這恰好直擊儲能輔助火電調頻領域的“命脈”。

調頻需要“功率型儲能系統(tǒng)”，而鈦酸鋰高倍率充放電的特點，十分符合調頻服務要求的短時間頻繁快速的充放電的要求。常規(guī)鋰電池倍率最高只有2C，鈦酸鋰可以做到4C以上，因此依靠柴油發(fā)電機的黑啟動帶滿負荷大約需要30秒，而通過鈦酸鋰方案，僅需2秒左右。在相同的輸出功率下，配合其3倍以上的循環(huán)壽命，調頻里程理論可達到其它鋰離子電池的六倍以上。

由于上述提到的成本問題，初始投資造成了鈦酸鋰電池性價比不高的假象。但在調頻電站的長周期內，里程成本才是評價儲能電站調頻經濟性的重要指標。從這個角度來說，應用于調頻的儲能電池必須選用充放電速度快、壽命長的功率型電池。換言之，鈦酸鋰電池儲能的初始投資成本只要不超過其他鋰電池儲能的6倍，其性價比在理論上都是具有優(yōu)勢的。

大企積極布局，看好未來前景

事實上，除去博磊達以外，中國石油和格力也對鈦酸鋰電池技術拋向了“橄欖枝”。

4月1日，中國石油連發(fā)3條儲能設備開發(fā)招標。此外，中國石油此次計劃引入合作方，共同完成鈦酸鋰電池模組PACK工藝方案，共同開發(fā)高功率鈦酸鋰離子電池模塊適用的BMS、和適用于規(guī)?；吖β视媚艿哪芰抗芾硐到y(tǒng)EMS方案。

同時要求投標人近3年至少有一項10MWh及以上傳統(tǒng)風冷磷酸鐵鋰儲能項目供貨業(yè)績，以及近3年至少有一項10MWh及以上新型液冷磷酸鐵鋰儲能項目供貨業(yè)績。

2021年，格力電器以18億元收購銀隆新能源（現(xiàn)已更名為“格力鈦”）目前格力鈦的儲能產品覆蓋KW到MW級別，為工業(yè)調峰、電網調頻、通信基站、數(shù)據(jù)中心、軌道交通、風光消納、商業(yè)綜合體等儲能領域提供解決方案。

董明珠表示，“鈦酸鋰電池最大的特點是安全，無論高溫低溫，它不會起火，不會爆炸。我們選擇這個項目不是為了能賺錢而去做，是因為未來發(fā)展需要而去做。”

原標題：鈦酸鋰電池儲能市場機會幾何？