新型锂硫电池储能应用机会几何？

碳中和目标下，储能万亿市场正在大幕拉开，于技术创新上亦在持续推进。

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自有关部门出于安全性能考虑，限制三元电池在储能领域的应用后，磷酸铁锂成为电池储能的主力军。然而，磷酸铁锂能量密度天花板低、低温性能差、材料成本较高的痛点仍未解决。

一方面，大储项目往往布局在极端气候地区，要求在高低温环境下保障正常的循环性能；另一方面，据测算风光电储能电池成本0.75元/Wh以下才能带来收益。在碳酸锂55万/吨条件下，电芯成本为0.918元/Wh，降本需求突出。

因此，储能领域需要寻找新型电池来满足未来的大规模市场应用。

12月12-13日，2022高工储能年会在深圳举行，2天6大专场50位演讲嘉宾，共襄储能行业顶级思想盛宴。

会上，通能新能源常务副总经理李康发表“新型高性能锂硫电池在储能领域的应用”主题演讲。

李康提到，锂电池自诞生以来一直往更高能量密度、更长循环寿命和更安全方向发展，但现有的材料方案中，三元、铁锂、锰酸锂容量为140-180mAh/g左右，经过全极耳圆柱4680电池、刀片电池、麒麟电池等结构创新后，在能量密度上已接近天花板，进一步提升的空间有限。

在可产业化的高能量密度电池体系选择中。锂硫电池由于其高理论能量密度、低成本、高安全等优势被认为是最有可能商业化应用的下一代电池之一。

普通锂离子电池是单电子脱嵌，锂硫电池是8电子氧化还原，因而有7-8倍的理论容量和能量密度。锂硫电池的材料理论比容量和电池理论比能分别达到1675m Ah/g 和 2600Wh/kg。

成本方面，单质硫是自然界蕴藏最丰富的元素，每吨成本只有600元。电池组在储能系统中的成本占比近 70%，使用锂硫电池将为整个储能系统降低约20%的成本。

安全性方面，锂硫电池由于单体电池容量更大，可以减少电芯数量、以及电芯的串并联和焊点，降低了单体电池一致均衡的难度，叠加工作电压低，使热失控可能性大大降低。在穿刺实验中，三元电池针刺后电池表面温度升至82℃，而锂硫电池温升仅42℃。尤其符合大中型储能电站的安全指标要求。

概括而言，锂硫电池用低于磷酸铁锂电池的成本获得了同等安全优势与更高的能量密度，代表了新一代储能电池的升级方向。

然而，锂硫电池也面临着诸多挑战。其中，硫正极的穿梭效应和体积效应（S元素在放电时伴随约70%的体积膨胀）影响了循环性能，曾严重阻碍锂硫电池的产业化进程。

通能新能源的核心技术团队经过10年研发（包括6年中试），终于在2022年实现锂硫电池量产，极大地推动了锂硫电池大规模商业化应用。

其量产的锂硫电池在1C电流下循环次数达到3000次，能量密度接近300Wh/kg，200Ah电池内阻上已经低于0.2mΩ，成本达到0.7元/Wh。李康提到，随着对锂硫电池地深入研发，未来锂硫电池的能量密度会进一步提高至400-500wh/kg。

目前，通能新能源已建成0.5GWh锂硫电池生产线，在安徽与南京的工厂可稳定规模生产硫阴极材料、锂硫电池专用电解液、复合锂阳极材料与全尺寸的锂硫电池。

（来源：微信公众号“高工储能”ID:weixin-gg-ess）

关键词： 电池储能 储能系统 锂硫电池