近日，美國(guó)電池創(chuàng)新協(xié)會(huì)（CBI）首次面向研究院校機(jī)構(gòu)、企業(yè)等發(fā)布鉛電池研究招標(biāo)，希望通過(guò)提高鉛電池性能，使其成為更經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)能技術(shù)，促進(jìn)鉛電池在電網(wǎng)、以及工商業(yè)、可再生能源并網(wǎng)、需求響應(yīng)等領(lǐng)域的儲(chǔ)能應(yīng)用。

隨著電池儲(chǔ)能需求持續(xù)增長(zhǎng)，以及電網(wǎng)對(duì)清潔能源穩(wěn)定性等要求不斷提高，電池技術(shù)已被視為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)脫碳和電氣化目標(biāo)的根本。根據(jù)國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)（IRENA）的預(yù)測(cè)， 2030年可再生能源領(lǐng)域?qū)﹄姵貎?chǔ)能的需求量將達(dá)150 GW。

而有些科學(xué)家和鉛電池開(kāi)發(fā)人員認(rèn)為，深入研究了解鉛電池、延長(zhǎng)其使用壽命和性能對(duì)其在儲(chǔ)能應(yīng)用至關(guān)重要。

循環(huán)壽命提至5000次

根此前CBI發(fā)布的電池技術(shù)創(chuàng)新路線圖，到2022年用于儲(chǔ)能應(yīng)用的鉛蓄電池的循環(huán)壽命將從1000次提高五倍至5000次（鋰離子電池循環(huán)壽命約為2500-4000次），據(jù)稱(chēng)這是實(shí)現(xiàn)可再生能源和公用事業(yè)能源儲(chǔ)能應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。而此次招標(biāo)就著重要求確定新的繼續(xù)改善儲(chǔ)能系統(tǒng)鉛電池性能的途徑，并通過(guò)提高其循環(huán)壽命來(lái)降低成本。

儲(chǔ)能成本降至每循環(huán)度電3美分

目前在全球電網(wǎng)儲(chǔ)能市場(chǎng)中，鋰離子電池的份額占到90%以上，鉛電池只占到很小的比例。美國(guó)能源部2019年一份儲(chǔ)能技術(shù)報(bào)告顯示鋰離子電池儲(chǔ)能成本估計(jì)為469美元/千瓦時(shí)，而鉛酸電池的儲(chǔ)能成本為549美元/千瓦時(shí)。但鉛電池本身的成本為260美元/千瓦時(shí)，低于鋰離子電池的271美元/千瓦時(shí)。有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為如果能夠使鉛電池在2022年之前達(dá)到平均5000的循環(huán)壽命目標(biāo)，那么鉛電池項(xiàng)目將可實(shí)現(xiàn)每循環(huán)度電3美分（約人民幣0.21元/kWh）的運(yùn)營(yíng)成本目標(biāo)。

擺脫“鋰”的控制

此次美國(guó)之所以推動(dòng)鉛電池在儲(chǔ)能應(yīng)用研究，其實(shí)還有一項(xiàng)重要原因，就是考慮到鋰電池原材料的掣肘。鉛電池具有很高的安全性且易于回收，原材料也非常容易獲得，而在鋰離子電池方面，中國(guó)是最大的生產(chǎn)國(guó)，且原材料鋰資源也需要從中國(guó)或其他地區(qū)獲取，這成為美國(guó)發(fā)展鋰電池產(chǎn)業(yè)的一大難題。

根據(jù)招標(biāo)文件，研究主題包括：在儲(chǔ)能系統(tǒng)中或在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)境下觀察和研究鉛電池中的電化學(xué)和結(jié)構(gòu)變化，以及通過(guò)需求響應(yīng)，工商業(yè)套利以及風(fēng)電光伏等可再生能源（并網(wǎng)/離網(wǎng)微電網(wǎng)）的儲(chǔ)能系統(tǒng)中對(duì)鉛電池的故障模式進(jìn)行分析和研究。