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电池革命与特斯拉

作者:中国储能网新闻中心 来源:电气新科技 发布时间:2020-07-11 浏览:
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如果让您提名21世纪初最具影响力的一项技术,那么电池势必将是一个较好的选择。21世纪,电池和电动机已成为替代由内燃机驱动的汽车的最有前景的技术。最初,高昂的电池成本使得电动汽车比传统汽车价格更加昂贵。但是,一旦电池组变得足够便宜(专家估计,非豪华车约100美元/MW·h),电动汽车将比同等的天然气汽车更便宜。如果再将充电成本考虑在内,电动汽车将更具成本优势,毫无疑问电池成本的下降可以加速电动汽车的普及。

与任何新技术一样,电池存储的应用将随着成本的下降而扩张。电池存储需求的增加导致产量的增加,从而推动电池成本的持续下降,并在良性循环中提高电池性能。这种趋势具有重大意义,因为更便宜的电池对于将世界经济从煤炭和汽油等碳密集型能源中转移出来至关重要。

电池也是电力脱碳的关键技术,在能源转型持续的当下,太阳能、风能等可再生能源装机容量不断攀升。但是这些无碳能源存在较大的缺点,它们仅在某些时候发电,且不够稳定。电池提供了一个辅助性的解决方案,但高成本再次成为阻碍。当今,大多数公用事业规模的电池装置多用于消除供求的短期波动,存储装置的限制使得光伏和风电不能有效地接入到电网中。

在过去的10年中,全球电池成本急剧下降,已从2010年的1000美元/MW·h下降至2019年的156美元/MW·h,这已经非常接近100美元/MW·h的“理想节点”,许多人认为这将使电动汽车的价格与传统汽车保持一致,并降低全球碳排放量。那么,哪些因素促成了电池价格的快速下降呢?

有业内人士指出,特斯拉(Tesla)在其中发挥了重要作用。特斯拉既是汽车公司,又是电池公司,它不仅使电动汽车成为主流,而且从一开始就关注电池技术的发展。特斯拉比其他大多数公司更早意识到了电池市场的潜在规模,并已成为储能市场的领先者。

据了解,特斯拉遵循着经典的工业技术战略,即从小批量、高成本的产品(Roadster)开始,然后发展到低成本的大众市场产品(Model 3和Y),电池成本的下降在很大程度上实现了这种迭代过程。在Roadster问世5年后,S型车在电池技术、基础化学、电池组自身的包装方面实现了大约40%的改进。Model S达到近300英里的续航里程,而实际上却比Roadster电池组要少一个电池组,储能能力约为85MW·h。

随着越来越多的电池生产出来,规模经济开始发挥作用,电池公司开始学习如何简化生产流程并降低成本。据彭博社(BloombergNEF)估计,每当全球电池产量增加1倍,电池成本就会降低18%。彭博社认为,到2023年电池行业的价格将达到100美元/MW·h。

行业专家指出,推动电池需求的不仅仅是汽车,公用事业应用的固定式储能也是一个巨大的增长领域,连接到电网的巨型电池将成为可再生能源革命的核心。伦敦大学的电池专家表示,世界正在进入“近乎指数级的增长阶段”。特斯拉自称的“百万英里电池”预计于2020年9月发布,这不仅将成为电动汽车行业发展的好消息,而且持久耐用的电池在固定储能应用中也是必不可少的。

公用事业规模的储能系统需要使用大量电池,特斯拉的电池业务可能有一天会超出其汽车业务。2017年,特斯拉在澳大利亚的Hornsdale风力发电场安装了世界上最大的锂电池系统,存储容量为129MW·h,相当于2000台Model 3S或1000万部智能手机的存储容量。2020年,该站点的容量将增加到185 MW·h。即便如此,它与计划中的佛罗里达海牛能源储存中心相比还是相形见绌。该中心的计划容量为900MW·h,并将于2021年下半年上线。显然,更大的规模经济和相应的降价即将到来。

降低成本的另一个途径是降低锂等原材料的成本。目前,全球的锂储藏很丰富,还不至于出现短缺的风险。但是,由于电池需求激增,锂可能会成为发展“瓶颈”,因为目前从盐矿中提取锂的方法缓慢且效率低下。据报道,用于生产锂盐的蒸发过程耗时数月,且仅回收了30%的可用锂。

目前,多家公司正在努力开发改进的精炼方法。据英国广播公司报道,EnergyX正在开发一种新型的纳米颗粒过滤器,希望能够以90%的效率从盐溶液中回收锂,同时将所需时间从数月缩短至数天。另一个创新者Lilac Solutions公司,正在加利福尼亚州Salton Sea的富锂矿床上测试离子交换过程。与此同时,特斯拉希望在内华达州的1号超级工厂(Gigafactory 1)以北几百英里处的锂谷中开采大量的锂。

诚然,特斯拉正在多个方面开展工作,以降低电池成本。众所周知,特斯拉的电池是业内最好的,但这并不是其拥有的唯一优势。因与电池供应商有着牢固的关系,特斯拉的电池供应链比其他汽车制造商更成熟、更强大。特斯拉的大多数电池由其长期电池合作伙伴——松下制造,目前松下60%以上的电池产量供应给了特斯拉。

最近,特斯拉开始与中国的宁德时代和韩国的LG 化学合作。但是这些还远远不够,业内人士认为特斯拉正在开发自己的电池设计,该电池可能使用一种新的专有化学物质。同时,特斯拉的“干电极”制造工艺可以使其重新打造电池生产线,从而节省大量资金、时间和工厂空间。此外,通过最近对麦斯威尔科技公司和加拿大海霸公司的收购,特斯拉确保了获得尖端电池技术的机会,这无疑会进一步降低成本。

关键字:特斯拉 锂电池

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