储能材料种类与发展(储能材料技术介绍)

石墨烯超高的导电性能，对制造新型石墨烯锂离子电池有什么帮助？近期，中国航发北京航空材料研究院（以下简称中国航发航材院）石墨烯及应用研究中心燕绍九博士披露，经过5年的不懈研究，中国航发航材院石墨烯储能材料研发团队已成功研制出具有快速充电、长寿命、低发热等特性的新型石墨烯锂离子电池，该产品目前已实现了批量制备，即将走向市场应用。自“双碳”目标提出以来，全球能源和产业发展的低碳化趋势已经形成。因此，为了降低 CO2 的排放、实现碳中和的目标，使用清洁能源来驱动车辆具有重要意义。由于具有能量密度高、循环寿命长、成本低和环境污染小等特点，以锂离子电池为动力的电动汽车（electric vehicles, EVs）逐渐成为人们关注的焦点。国际能源署预测，全球 EVs 行业在未来十年内将大幅增长，到 2030 年全球 EVs 保有量预计达到 2.3 亿辆，然而，目前 EVs 的市场渗透率和消费者接受度仍然较低，其中一个重要原因是 EVs需要很长时间才能充满电，里程焦虑成为亟待解决的问题。由于电池容量很难在短时间内大幅提高，发展具有快速充电能力的锂离子电池已成为进一步扩大 EVs 市场的基石。快充锂离子电池必须在三个指标上同时进行评估：充电时间；获得的比能量；高倍率下的循环次数。根据美国先进电池联盟（USABC）的定义，快速充电是在 15 分钟内获得电池 80%的荷电状态（state of charge, SOC），即以 4 C 的倍率将电池组充电至 80%。如图显示了近 30 年来锂离子电池 EVs 在快速充电领域的发展，对于每种车型，列出了电池组尺寸、最大直流充电速率以及每 30 分钟获得的最大续航里程。可以看出，锂离子电池 EVs 在快充方面虽然取得了重大进展，但距离目标仍有差距，因此，当前 EVs 市场上使用的锂离子电池需要大幅改进，以满足快速充电的要求。缩短充电时间的主要方法是提高充电速率，然而，高倍率充电引起的副反应如镀锂、机械效应和产热等，会加速电池的性能退化，导致容量和功率下降，并引发一系列的安全问题。因此，快速充电的研究不仅要缩短充电时间，还要尽可能地抑制高倍率下引发的副反应，里程焦虑和充电耗时长一直限制着 EVs 的普及，因此实现锂离子电池的快充性能是一个备受关注的研究方向。通常情况下，EVs 充电时间超过 2 h 的被称为普通慢充，充电时间为 0.5~2 h 的被称为快充，充电时间低于 10 min 的被称为极速快充，为替代传统燃料汽车而设计的快速充电 EVs 需要在数分钟之内给电池充满电，极速快充将成为今后锂离子电池发展的趋势。对高倍率下锂离子电池内部机制的深入理解有助于实现极速快充，Li+在电解质和电极材料中的传输、Li+的溶剂化结构和去溶剂化能力以及 Li+在EEI 中的扩散都可能成为快充的限制因素。为满足人们对快充 EVs 日益增长的需求，未来需要加大快充锂离子电池的研发力度，尤其是在负极和电解液方面，优异快充性能的实现要确保 Li+在负极体相及电解液中快速扩散，并降低 SEI中离子传输动力学势垒，如果 Li+传输动力学不能满足快速充电要求，较大的极化会导致负极镀锂，从而降低电池循环寿命并引发安全问题。同时，SEI 层主要由电解液分解物组成，这意味着电解液成分对电池快充性能有显著影响，所以相较于正极，负极和电解液的优化对于快充的实现有着更为重要的意义。另外，在极端环境下实现高能量密度、高安全性和高稳定性的快速充电让我们对电池体系及材料设计提出了更为严苛的要求。锂离子电池优异快充性能的实现需要从电池整体结构考虑，并对电池各组分进行设计优化，从而解决快充条件下所面临的众多问题，以实现快充锂离子电池大规模的商业化应用。在推进国家碳达峰和碳中和目标的过程中，助力新能源汽车行业自身的高质量可持续发展。

最全的“储能”系列剪集。主要从“储能”材料、应用、系统控制等方面进行分门别类的罗列：

横盘3年，底部放出历史天量，这家储能关键材料龙头价值严重低估！储能板块近期今年可谓涨疯了，这和行业高度景气相关，特别是全球气候峰会后更是确立了储能为解决能源危机的重中之重。这家上市公司基于以下理由价值严重低估：1.   公司为储能关键材料国内唯一实现量产，行业未来增速超过30%。2.  公司主营业务产能大幅扩张，全球市场占有率超过30%，竞争优势明显。3.  股价处于近3年大底，近期单日放出历史天量。这家公司我们在博风口系列11月刊中做了详细分析，欢迎大家订阅。另外博风口系列推出以来硕果累累，有分析后大涨12倍的阳光电源；5月分析后22个涨停板的德业股份；6月分析后14个涨停板的四方股份；7月分析后9个涨停板的科力尔；8月分析后5个涨停板的永和股份等等；9月凯盛材料股价逆市翻倍。

中国新能源汽车的第一高地！三一重卡，全国第一。比亚迪汽车，世界第一。广汽埃安，全国第二。上海汽车新能源，也在布局长沙。中南大学，中国储能材料的黄埔军校！

几个最近在研究的新技术：1.氢能源，储能方向、固态储氢材料。氢能源的瓶颈在于储氢运氢，低温液氢太危险，唯一的出路是固态储氢（有机液态储氢能耗大，转化难且车用方向不明朗），目前两种路线（稀土、镁基），产业化前期。个人认为最有前景的储能方向，例如隆基正在做的。2、CPO光电共封装，增量在于TGV玻璃基板和硅光芯片。产业化进展快，能看到业绩的体现。3、固态电池，三大技术路线中还没有绝对胜出的路线，有较大不确定性。产业化前期。#氢能源# #固态电池##储能材料简介#

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