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“能源容器”的科技密码（瞰前沿）

（作者为清华大学车辆与运载学院副教授）

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固态电池

固态电池的工作原理基于锂离子在正负极间的迁移和电荷转移实现充放电，并用氧化物陶瓷基或玻璃陶瓷基等固态电解质替代了传统易燃电解液。这不仅解决了锂电池自燃风险，也让能量密度实现飞跃。固态电池领域存在三大主流技术路线，包括硫化物固态电池、氧化物固态电池以及聚合物固态电池，其主要区别在于所采用的固态电解质类型。硫化物体系离子电导率较高，具有良好的机械性能；氧化物体系稳定性更佳，适合消费类电子产品；聚合物体系工艺最为成熟，但性能达到上限难以突破。固态电池最大的特点是安全，非常适合用于储能领域，装机使用可以保障储能电站安全运行。同时，固态电池工作温域范围较宽，能在零下20摄氏度至60摄氏度的宽温域内稳定工作，无论严寒或酷热都能稳定运行，拓宽了储能系统的物理分布场景。但储能用固态电池目前仍处于示范阶段，要想实现规模化、商业化，还需进一步降低成本。

钠离子电池

钠离子电池具有资源丰富、成本较低和安全性较高等优势，其工作原理类似锂电池，通过钠离子在正负极之间的移动进行能量存储和释放。相比锂离子电池，钠离子电池能量密度略低（120—160瓦时/公斤），但其材料成本可降低30%—40%，且具有零下40摄氏度至80摄氏度的宽温域性能，适合储能电站等场景。钠离子电池储能技术已在我国实现规模化应用，2024年5月，广西伏林储能电站在广西壮族自治区南宁市投入运营，是我国新型储能领域内首个10兆瓦时的钠离子电池储能电站。钠离子电池正极材料主要有层状氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类化合物三大技术路线。其中，层状氧化物循环寿命、倍率性能、物料成本等方面综合表现较好，已率先实现产业化。

液流电池

液流电池具有安全性高、使用寿命长、可灵活独立设计、对环境友好等特性，是大规模长时储能的首选技术之一。其中，全钒液流电池已进入商业化初期阶段。其工作原理是将电能储存在电解液中，通过钒离子价态变化实现充放电。全钒液流电池的循环寿命超2万次，而且当寿命到期时，其电解液的残值和循环利用价值高达30%以上，可以进一步摊低成本。在全钒液流电池的应用方面，国内外普遍面临能量效率低、成本高等问题。对此，可通过电解液体系创新（高浓度、混合酸）、电堆结构优化（碳塑双极板、国产化膜材料）及商业模式革新（租赁模式、残值回收）等方式不断提升其经济性。

（作者为中国汽车工程学会副秘书长战静静）

学术支持：中国科学技术协会、中国汽车工程学会

本版图片均为中国汽车工程学会提供

2025 03/29 05:30 人民资讯 明珠号

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