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作者 Penny Liao
更新日期 April 25, 2023

累计至2022年底,中国电化学储能以锂离子电池占九成大幅领先其它二次电池,至于锂电池为何得以在储能产业中脱颖而出,此文以储能常用的锂电池、铅酸电池及液流电池三种储能常用的电池从电池性能及商业化角度两个方向深入探讨。

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关键一:电池性能

表一:二次电池性能比较
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以电池性能方面来看,首先如表一所示,锂电池的工作电压、能量密度与能量效率都高于铅酸及液流电池,使用年限也较长,所以在储能的商业应用上可以更加广泛,例如铅酸电池由于能量密度较低,比较不适合应用在需要短时间支援大电压的功率型储能上,而液流电池由于体积大,所以要建置大容量储能需占据极大空间,相比之下,锂电池的属性与储能的需求会较为相近。

此外,储能多数是搭配绿色发电设施,而铅酸电池中的铅是重金属,如未妥善处理会对环境以及人体造成极大危害,与清洁能源的本意背道而驰,虽然铅酸电池的价格较低廉,但是严重的自放电效应、较低的充放电次数及使用年限让它无法在储能领域中大放异彩。而液流电池应用于储能不如锂铁电池广泛的原因可以从电池商业化的角度检视。
 

关键二:电池商业化程度

锂电池问世之后许多中、美、日、韩以及欧洲厂商看到商机纷纷开始争夺专利,申请量从2006年开始急遽成长,但由于日韩的景气因素以及美欧地区有限的需求与专利限制,让磷酸锂铁电池的布局多在中国,加上2011年中国实施专利豁免,免去位于中国当地生产和销售的厂商专利授权费用,此举让中国磷酸铁锂电池行业发展迅速,2015年,中国占据全球消费性锂电池市场的一半,同时许多消费性锂电池制造商转型应用到电动车,截至2022年,中国锂铁电池和正极材料在全球市场市占几近100%,在大量生产以及技术不断提升的过程中,同时也让锂电池的成本逐年下降,中国于锂电池产业竞争优势日益强大。

至于液流电池尽管循环次数以及使用寿命比较大,现在仍处于技术开发以及商业化初期,因此所需要投入的初始成本为三种电池中最高,目前最接近商业化的液流电池为全钒液流电池,但因为钒的价格昂贵,加上产业链的不完整性,使钒液流电池应用在储能的初始投入成本为锂电池的1.5倍,让许多企业宁愿选择初始成本较低的锂电池。现阶段也有许多海外企业投入大量资金开发并拓展液流电池产业链,希望能拓展液流电池的应用,不过由于液流电池产业结构较锂电池更为广泛且复杂,包含上游原材料、各类辅材及电解液等,都需要以年为单位的开发过渡阶段,一旦产业链建立完整,因为电池性能的差异,在储能的应用也会与锂电池有所不同。

总结来说,储能发展的路上正好遇到锂电池发展的成熟时期,使其应用以锂电池最为广泛,而液流电池商业化程度起步的比储能发展晚,再加上需克服安装空间以及成本相对较高的课题,因此在储能领域上的应用较无锂电池来的广泛。
 

锂电池是否会持续火热?

由于锂电池的性能优势以及商业化的时机早,大量生产的同时也会具有成本优势,在未来几年仍会是主流,而2022年锂盐价格的高涨让许多具有潜力的电池也浮出水面探讨其未来商业化可能性,以目前储能市场来说,现阶段全球平均储能时长为二至四小时,而市场也正在往四小时以上甚至更长的储能发展,届时若有更强力的政策规范要求长时间储能的安装,便会直接拉高下游需求,也会有助于带动液流电池供应链完善发展的速度,但在近期锂盐价格回落且迈入下行通道后,其他位于商业化及性能开发初期的电池竞争力仍不明朗,据了解目前验证的数据也并未超出业界的预期,因此InfoLink认为近几年储能仍会以锂电池为主流。

至于锂铁及三元电池之间并非完全处于互相竞争市场,两者各有优点,锂铁成本低、安全性高,具有价格优势,其应用以削峰填谷为主,而三元能量密度高、续航力长,相对成本也较高,适合用于需要紧急反应的功率型储能,InfoLink认为三元电池仍有开发空间,未来若获得更高的技术突破,三元电池的度电成本有望低于锂铁电池,不过由于两种电池材料之间特性上的取舍,未来差异化的应用发展走向将更为明显。

2023 全球锂电池供应链数据库

数据库报告涵盖全球锂电池市场供需情形,深入储能领域的电芯环节,统计各企业的产能、产量、出货等细部数据。

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