导图社区 储能电池技术路线
主流储能电池技术路线有6个,其中主流技术路线包括:磷酸铁锂电池 (LFP),三元锂电池 (NMC/NCA),固态电池 (Solid-State Battery) 对每种技术路线进行简单概括,针对主流技术路线,列出市值前15的A股上市公司,方便使用者,尤其是初次接触电池行业的投资者,快速选股,锁定目标。
大数据产业链全景图,对大数据产业链的上游、中游和下游进行了全面且细致的梳理,从基础支撑到数据流水处理,再到最终数据应用的完整生态,各环节的关键作用和相关企业一目了然。
梳理电池结构,详细地拆解了储能电池的各个组成部分及其相关关键要素,匹配A股上市公司,对于快速理解电池产业,定位相关公司非常方便。
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储能电池技术路线
磷酸铁锂电池 (LFP)
当前储能系统主流,用于电动汽车/大巴/船舶
核心定义: 磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池
工作原理: 锂离子在磷酸铁锂正极和石墨负极之间嵌入和脱出的“摇椅式”机制
优点: 1.安全性高: 化学结构稳定,热失控温度高(约800°C),极少发生燃烧爆炸 2.循环寿命长: 可达6000次以上,全生命周期成本低 3.成本较低: 不含钴、镍等贵金属,原材料丰富便宜
缺点: 1.能量密度较低: 同体积/重量下存储的电量少于三元锂,导致续航较短或电池包更重 2.低温性能较差: 低温下容量和性能衰减明显
三元锂电池 (NMC/NCA)
对续航里程有极致要求的高端车型、消费电子(手机、笔记本等)
核心定义:正极材料是镍、钴、锰(或铝)三种元素聚合物的锂离子电池
工作原理: 与LFP相同,同为锂离子电池,只是正极材料不同
优点: 1.能量密度高:目前能量密度最高的商用电池体系之一,能提供超长续航 2.低温性能较好:相比LFP,低温下容量保持率更高
缺点: 1.安全性较差: 热稳定性差,热失控起点低(约200°C),对BMS和热管理要求极高 2.循环寿命较短: 通常为2000-3000次,寿命低于LFP 3.成本高: 依赖昂贵的钴金属,材料成本高
固态电池 (Solid-State Battery)
未来的电动汽车(终极解决方案)、高端消费电子、航空航天
核心定义:使用固态电解质取代传统液态电解质
工作原理: 同样是锂离子迁移,但介质是固态
优点: 1.安全性革命性提升:无漏液、无燃爆风险,从根本上解决安全问题 2.能量密度潜力巨大:有望兼容金属锂负极,大幅提升能量密度 3.循环寿命长: 固态体系更稳定
缺点: 1.技术瓶颈多:固态界面阻抗大、材料工艺复杂、成本极高 2.产业化初期: 目前仍处于实验室走向小规模量产阶段,离大规模商用尚有距离
主流技术路线
液流电池 (Flow Battery)
电网侧大规模长时储能(4小时以上)、可再生能源电站配套、电网调峰等
核心定义:电解液存储在外部储罐中,通过泵循环到电堆内发生反应的一种大规模储能电池
工作原理: 液态电解液在循环过程中发生氧化还原反应实现充放电。其功率(电堆大小) 和容量(电解液多少) 可独立设计
优点: 1.循环寿命极长: 循环次数可达1.5万次以上,使用寿命超20年 2.本质安全: 电解液为水系,无爆燃风险 3.容量易扩展: 只需增加电解液储量即可扩容,非常适合长时储能
缺点: 1.能量密度低: 需要巨大的储液罐,系统体积庞大 2.初始投资高: 系统复杂,前期成本高 3.响应速度慢: 启动和响应速度不如锂电池
钠硫电池 (NAS Battery)
电网级固定储能(日本应用较多,全球范围受限於安全性争议,发展缓慢)
核心定义:工作于高温环境下(300-350°C)、以熔融钠和熔融硫为电极的储能电池
工作原理: 高温下钠离子通过陶瓷电解质与硫发生反应
优点: 1.能量密度高: 高于液流电池和铅酸电池 2.循环寿命较长: 可满足规模储能需求
缺点: 1.高温运行风险: 必须维持高温,一旦冷却会损坏,且高温液态钠硫具有强腐蚀性和易燃性,存在安全隐患 2.系统复杂: 需要额外的加热和保温系统,能耗高
铅蓄电池 (Lead-Acid Battery)
燃油车启动电池、备用电源(UPS)、低速电动车(逐渐被替代)
核心定义:最传统、技术最成熟的化学电池,使用铅及其氧化物作为电极
工作原理: 通过铅和硫酸的化学反应来储存和释放电能
优点: 1.成本极低: 技术成熟,规模效应价格非常便宜 2.可靠性高: 技术简单,稳定可靠 3.回收率高: 回收技术成熟,回收率超99%
缺点: 1.能量密度极低: 非常笨重 2.循环寿命很短: 深度循环下通常只有300-500次 3.环境污染: 含重金属铅和硫酸,若回收不当会造成污染
钠离子电池 (SIB)
两轮电动车、低速电动车、规模储能(对成本敏感)、备用电源
核心定义:使用钠离子代替锂离子作为电荷载体的新型电池,被视为锂离子电池的潜在补充和替代者
工作原理: 与锂离子电池类似,钠离子在正负极间穿梭
优点: 1.成本低廉: 钠资源储量极丰富、分布均匀、价格便宜 2.安全性好: 内阻高,热失控风险低,耐过放能力强 3.快充性能优: 具有较好的快充潜力
缺点: 1.能量密度较低: 目前能量密度介于LFP和铅酸电池之间 2.处于产业化初期: 产业链尚不成熟,循环寿命和工艺有待持续验证
非主流路线
A股上市公司(主流技术路线)