大連化物所開發(fā)出100kWh級磷酸鹽基鈉離子電池儲能系統(tǒng)并實現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行
近日，大連化物所儲能技術(shù)研究部(DNL17)李先鋒研究員、鄭瓊研究員團(tuán)隊開發(fā)出100
kWh級磷酸鹽基鈉離子電池儲能系統(tǒng)，并在山東濱州臨港化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)實現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行。
該系統(tǒng)由1000余只36 Ah方殼電芯集成的28個模組，以及配套的電力控制模塊組成。經(jīng)現(xiàn)場測試，在290 A恒流條件下，該系統(tǒng)放電能量為120.6
kWh，直流側(cè)能量轉(zhuǎn)化效率超過95%。該系統(tǒng)部署在濱化集團(tuán)碳三碳四綜合利用項目中，與充電樁共同構(gòu)成了“光-儲-充”體系，在白天光伏大發(fā)時段可將余電儲存，晚間用電高峰時段釋放，避免因電網(wǎng)消納能力不足導(dǎo)致的棄光，實現(xiàn)削峰填谷，降低用電成本。
鈉離子電池具有資源豐富、自主可控、成本低廉等優(yōu)勢，可有力支撐儲能技術(shù)可持續(xù)發(fā)展，保障我國能源安全。磷酸鹽基鈉離子電池具有高功率、高穩(wěn)定和安全性優(yōu)勢，是適用于儲能應(yīng)用的優(yōu)選體系之一。但是其產(chǎn)業(yè)化還面臨著比能量偏低、穩(wěn)定性較差等挑戰(zhàn)。
針對此，團(tuán)隊聚焦磷酸鹽基鈉離子電池存在的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題開展系統(tǒng)研究，開發(fā)出具有高電荷傳導(dǎo)能力的磷酸鹽正極晶胞結(jié)構(gòu)基元和電極結(jié)構(gòu)設(shè)計方法(Adv.
Energy Mater.，2021;Adv. Energy Mater.，2021)，提出了納米尺寸效應(yīng)調(diào)控儲鈉動力學(xué)的碳負(fù)極設(shè)計理論(J. Am.
Chem. Soc.，2025;Angew. Chem. Int. Ed.，2021)，建立了極性基團(tuán)優(yōu)先吸附反應(yīng)構(gòu)筑穩(wěn)定界面的高壓電解液設(shè)計策略(Adv.
Funct. Mater.，2025;J. Am. Chem. Soc.，2024;Angew. Chem. Int. Ed.，2024;ACS Energy
Letters，2024)。
在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊結(jié)合單一定向成相、反應(yīng)熱控制等技術(shù)，實現(xiàn)了高純度正負(fù)極材料的放大制備，設(shè)計開發(fā)出高比容量磷酸鹽正極和高功率硬碳負(fù)極材料。團(tuán)隊基于自制的正負(fù)極材料和電解液，集成出5
Ah至36 Ah級軟包和方殼電芯，比能量為100 Wh/kg至150 Wh/kg，2 C可穩(wěn)定運(yùn)行超過7500次，并通過100%
SOC針刺、外短路、過充等安全項目測試和-40 ℃至80 ℃寬溫域可逆高效充放電，表現(xiàn)出優(yōu)異的安全性和寬溫域適應(yīng)性。
以上工作得到了中國科學(xué)院A類先導(dǎo)專項“基于高比例可再生能源的儲能關(guān)鍵技術(shù)與示范”、遼寧省重大科技專項等項目的支持。