近年來儲能安全事故頻發，日前某儲能電站著火事故再一次敲響了業界對于儲能安全的“警鐘”。據GGII統計，近年來鋰電池起火事故原因，除后期電站安全防控體系建設不足外，還與電池材料有關，易燃的有機電解質在過充和短路時會分解，并釋放大量熱量及易燃氣體，導致電池燃燒，進而影響儲能電站安全。
（文章來源 公眾號：新產業智庫 ID：weixin-gg-ii 作者：GGII）
部分儲能電站起火事故發生原因統計
(資料圖片僅供參考)
解決材料問題引起安全事故的措施，主要是在電解液內部加入相應的添加劑，使得其具備阻燃、低發熱等特性。而使用以水為電解質溶劑的水系電池簡單直接地規避了上述缺陷。同時，與有機電解質相比，水系電解質避免了有毒的有機物揮發造成的危險和爆炸的可能性，而且不具備氧/水的敏感性，在制造電池過程中裝配環境要求大大降低。另外相比于有機電解質的電導率，水系電解質的電導率通?？梢赃_到幾十，極大地滿足了快速充電的效率需求。
鋰離子電池熱失控時序圖
資料來源：《鋰離子電池儲能電站熱失控預警與防護研究進展》，2023年8月
電解質可以分為有機電解質溶液、離子液體、固態電解質、水系電解質溶液等。水系電解質溶液是一種含有適當濃度電解質鹽的水溶液，具有安全、環保、無毒和高電導率等優勢，被廣泛應用于上一代鎳鎘電池和鎳氫電池等低電壓電池和電化學電容器中。在電化學儲能領域，含水電解質主要用于電化學電容器（超級電容器）、離子電容器、離子電池、鉛酸電池、鎳氫電池等，主要是低電壓的電化學儲能。
水系電池（Aqueous battery）是一種使用水基溶液作為電解質的電池，核心是含水電解質，與有機電解質相比具有本征安全的特性，與固態電解質相比接觸界面更好，但也存在水位窗口低的缺點，理論值僅為1.23V，在實際應用中導致能量密度偏低。
按照水系電池中載流子種類區分，可分為非金屬載流子（H+、F?、NH4+等）和金屬載流子（Li+/Na+/K+，Mg2+、Ca2+、Zn2+、Al3+等）型水系電池。其中以質子為代表的水系電池由于可選電極材料較少、工作電壓較低，且電解液為強酸性，導致其發展緩慢。而多價金屬載流子（Mg2+、Ca2+、Zn2+、Al3+等）具有高電子轉移數，使得其在電網或大型儲能電站應用更具優勢。
典型水系電池性能參數對比
資料來源：高工產研儲能研究所（GGII），2023年8月
目前除鉛酸外的新型水系電池在技術成熟度、成本等方面尚未完全商業化。以新型水系電池鐵鎳電池為例，其成本在1.5元/Wh，顯著高于目前主要應用的鋰電池。
典型水系電池價格及預測（元/Wh）
數據來源：高工產研儲能研究所（GGII），2023年8月
8月12日，CCTV-2央視財經頻道《對話》節目現場，中國科學院院士、南開大學副校長陳軍教授提出，新型儲能會百花齊放，“水系電池，特別是像液流、水系鐵鎳電池”，更值得期待。GGII預計由于新型水系電池本質安全的核心優勢，未來有望在儲能市場提高占比，鐵鎳和液流電池由于初始投資成本較高、循環壽命較長，在長時儲能領域更有機會實現加速示范和應用。
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