中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：儲(chǔ)能藍(lán)海正悄然站上風(fēng)口，在鋰離子電池、鉛炭電池、液流電池等儲(chǔ)能技術(shù)不斷瓜分儲(chǔ)能市場份額的同時(shí)，鋅空氣電池悄然登陸了儲(chǔ)能市場，無聲無息。
什么是鋅空氣電池？
鋅空氣電池是一類特殊的燃料電池，正極利用空氣中的氧，負(fù)極采用金屬鋅，電解液采用水溶性電解液，已有100多年的發(fā)展歷史。主要產(chǎn)品類型分為鋅空氣一次電池和鋅空氣二次電池，一次電池常應(yīng)用于路燈中，可再充式鋅空氣二次電池因大規(guī)模儲(chǔ)能的興起率先在美國產(chǎn)業(yè)界引起重視。
可直接再充式鋅空氣二次電池在運(yùn)行過程中金屬鋅電極發(fā)生溶解或沉積，放電產(chǎn)物溶解在堿性電解液中；空氣中的氧氣在負(fù)載雙功能電催化劑的空氣電極中，進(jìn)行氧還原（ORR）或氧析出（OER）電化學(xué)反應(yīng)，完成電能與化學(xué)能相互可逆轉(zhuǎn)換。鋅空氣電池化學(xué)方程式如下：
負(fù)極： Zn + 2OH–→ZnO + H2O + 2e–
正極： O2 + 2H2O + 4e–→4OH–
總反應(yīng)：2Zn + O2→2ZnO
圖1. 鋅電池原理
鋅空氣電池有哪些特點(diǎn)？
（1）低成本特性：原材料負(fù)極鋅、正極空氣、水基堿性電解液都足夠廉價(jià)。成本多產(chǎn)生在空氣電極催化劑，相比氫燃料電池催化劑，鋅空氣空氣電極催化劑服役在堿性電解質(zhì)中，催化劑種類選擇極其廣闊。美國EOS Energy Storage公司公開信息顯示，250kW/1MWh系統(tǒng)系統(tǒng)全壽命周期成本為212 $/kWh（約1450元/kWh），與鉛炭電池系統(tǒng)成本相當(dāng)。
（2）高能量特性：該電池正極使用空氣中的氧氣作為活性物質(zhì)，容量無限，電池比能量取決于負(fù)極容量，可達(dá)到350-500Wh/kg；
（3）高安全性：不易燃水電解質(zhì)、運(yùn)輸時(shí)無危險(xiǎn)、不含有毒物質(zhì)。此外，鋅空氣電池還兼具環(huán)保、可以靈活定制等特點(diǎn)，可以打破多個(gè)蓄電池市場的現(xiàn)有競爭格局，是一項(xiàng)非常有市場競爭力和廣闊市場空間的技術(shù)。
圖2 電池性能比較
鋅空氣電池企業(yè)發(fā)展?fàn)顩r如何？
近年來，可充電的鋅空氣電池在國外再次得到了重視。如美國EOS Energy Storage、Imprint Energy和Fluidic公司、挪威REVOL公司等。美國Fluidic能源公司在2009年解決了金屬空氣電池負(fù)極枝晶問題，是首個(gè)生產(chǎn)商業(yè)可用可充鋅空氣電池的廠家。目前，該公司已在印尼和馬達(dá)加斯加簽約2項(xiàng)鋅-空氣電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，累計(jì)約5.5MW。美國EOS Energy Storage公司研究開發(fā)的Eos Aurora 1000│4000鋅-空氣電池系統(tǒng)專為滿足電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能市場的需求而設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)該系統(tǒng)可循環(huán)5000次，使用壽命達(dá)15年。目前公司已安裝投運(yùn)3個(gè)鋅-空氣電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，累計(jì)4.25MW，并計(jì)劃于2020年投運(yùn)一項(xiàng)10MW的鋅空氣電池儲(chǔ)能項(xiàng)目。
EOS Energy 鋅空氣電池儲(chǔ)能項(xiàng)目有哪些？
圖3 鋅電池儲(chǔ)能項(xiàng)目
1. Con Edison/Eos Energy Storage分布式儲(chǔ)能示范項(xiàng)目
規(guī)模：1MW/6MWh
地點(diǎn)：New York，US
運(yùn)行時(shí)間：2015
該示范項(xiàng)目由紐約州能源研發(fā)部資助，由EOS和Con Edison合作，在Con Edison位于紐約市的設(shè)施內(nèi)安裝和測試EOS的尖端能源存儲(chǔ)技術(shù)。該項(xiàng)目應(yīng)用的是EOS一款名為Eos Aurora的1MW/6MWh級鋅空氣電池。該空氣電池運(yùn)用了Eos的新穎、低成本和專有的鋅混合陰極技術(shù)，可循環(huán)5000周，壽命長達(dá)15年。該項(xiàng)目的運(yùn)行可以降低客戶成本，推遲公用事業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施升級，提高電力質(zhì)量和可靠性。
2. EOS微電網(wǎng)項(xiàng)目
規(guī)模：250kW/1MWh
地點(diǎn)：Wappingers Falls，US
運(yùn)行時(shí)間：2016
該項(xiàng)目由紐約州能源研發(fā)部資助，該電池系統(tǒng)將與太陽能光伏發(fā)電連接，應(yīng)用到社區(qū)級的微電網(wǎng)中。Eos Energy在該項(xiàng)目中的目標(biāo)是向商業(yè)和工業(yè)客戶/終端用戶展示250kW/1MWh電池系統(tǒng)的可伸縮性、可靠性和可操作性。
3. 3 MW Clarksville變電站儲(chǔ)能項(xiàng)目
規(guī)模：3MW/6MWh
地點(diǎn)：Folsom，US
運(yùn)行時(shí)間：2017
該3 MW的鋅空氣電池項(xiàng)目是由開發(fā)商西部電網(wǎng)部署的，在Folsom附近的Clarksville變電站。該項(xiàng)目的主要應(yīng)用于電網(wǎng)輸配領(lǐng)域。
4. Kings Conty能源儲(chǔ)存項(xiàng)目
規(guī)模：10MW/40MWh
地點(diǎn)：Kings Conty，US
運(yùn)行時(shí)間：2020
太平洋天然氣和電力公司（PG&E）通過2014年的能源存儲(chǔ)請求，申請到該儲(chǔ)能項(xiàng)目。該儲(chǔ)能系統(tǒng)是Kings County的6個(gè)階段的電池儲(chǔ)存設(shè)施計(jì)劃中的一部分，該設(shè)施旨在與附近的公用事業(yè)規(guī)模的太陽能發(fā)電廠合作，在早晚的時(shí)間內(nèi)為電網(wǎng)提供電力。此10MW/40MWh鋅空氣電池系統(tǒng)主要用于可再生能源并網(wǎng)、電網(wǎng)輔助服務(wù)和輸配電領(lǐng)域。預(yù)計(jì)運(yùn)行時(shí)間在2020年5月，期限為20年。
