中国储能网讯:陈忠伟指出,电化学能源在工程应用上的主要挑战,体现在批量制备工艺存在局限,能量管理复杂,电源系统可靠性低,一致性差、成本高。
8月24日,由深圳市发展和改革委员会指导,中国化学与物理电源行业协会与南方科技大学碳中和能源研究院联合主办,100余家机构共同支持的碳中和能源高峰论坛暨第四届中国国际新型储能技术及工程应用大会与新型储能技术青年科学家论坛在深圳召开。此次大会主题是“开拓新质生产力,推动储能产业高质量发展”。
大会开幕式上,加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士、中国科学院大连化物所能源催化转化全国重点实验室主任陈忠伟以《下一代高能量密度电源》为主题作了报告,分享了他在电化学能源材料、低温电池和氢混动力等方面的研究成果。
加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士、中国科学院大连化物所能源催化转化全国重点实验室主任陈忠伟
陈忠伟指出,电化学能源存储和转化的核心技术问题是要完善“材料-电极-器件”全链条的系统化研究模式,实现降本增效。在工程应用上的挑战体现在批量制备工艺存在局限,能量管理复杂,电源系统可靠性低,一致性差、成本高。
对于如何实现“双碳”目标,陈忠伟认为,目前中国能源体系还是以化石燃料为主,而氢能可以在能源的生产中替代碳,比如在高能耗工业里,把氢能高效利用起来,通过氢能、储能来进一步替代传统的天然气、煤炭、石油等化石燃料。在整个背景下,实行碳跟氢的平衡,从而实现“双碳”目标。
针对锂离子电池面临的挑战,陈忠伟认为工作温区有待拓宽,安全性有待提升,能量密度有待提高。在低温电池技术瓶颈方面,陈忠伟认为低温下锂离子传输受限,低温下脱溶剂化困难,电解液和电极界面是影响电池低温性能的决定性因素。
陈忠伟表示,其团队研发的低温电池能量密度可达260 Wh/kg,循环寿命500次,-40°C放电容量达95%,-60°C容量放电容量达80%,性能好,工作温域宽、安全性强,可满足新能源汽车、高原、深海、极地科考、航空航天、特种装备等极端环境的应用需求。对标国际,在能量密度、循环寿命、放电温宽等方面处于世界领先水平。
针对低温电池市场前景,陈忠伟认为2024年低温电池出货量预计达到10 GWh,全产业链产值超过500亿。
对于氢混动力,陈忠伟介绍说,氢混动力是最近两三年团队非常重要的目标。氢混动力为什么非常关键?因为未来的飞行器特别是飞行汽车,最核心的第一个障碍就是动力。低空经济,动力先行,还有智能驾驶、试航安全的问题。我们开发的目标是希望通过氢混动力能够达到未来的低空飞行器续航超过600公里以上,这样就能够满足整个市场应用的需求。
会议现场
陈忠伟表示,氢燃料电池重要,锂电也非常关键,所以要把它们相互的优点发挥出来,缺点弥补掉。这样氢混动力就可以满足续航时间长、动态响应好、电池寿命长、低温适应性好的特点,相信这将是未来新能源产业非常关键的一环。团队的目标是把超低温、高倍率、高比能的锂电跟燃料电池进行结合,核心动力电源的目标是实现宽温域工作,零下40-60度,目前,团队已经实现了10kW单模块,今年年底计划完成120kW集成,明年实现240kW系统集成。
对于未来趋势,陈忠伟表示,储能肯定大有可为,未来电化学能源的开发肯定是多学科交叉、跨尺度、多元化以及结合人工智能,从材料端到电池端的设计,还有电池的管理,人工智能都是非常关键的,结合人工智能和其他新技术,我相信电化学储能不光成本会进一步下降,能量密度会提高,安全性会进一步提高,肯定能够满足未来的应用需求。
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