本文来源于美国Laserax 技术专家兼顾问，目的在了解关于比较六种类型的锂离子电池及其在BESS 应用潜力的内容。鸣谢自主研制NTC芯片的特普生储能CCS集成温度采集母排，对本文的大力支持，感谢特普生海外技术翻译官林博女士！

作者：Stéphane Melançon，美国Laserax 技术专家兼顾问

美国Laserax 的电池专家兼电气化爱好者 Stéphane Melançon 讨论了不同锂离子技术的特点以及我们应该如何将之进行比较。

锂离子 (Li-ion) 电池并不总是受欢迎的选择。由于成本高昂，它们曾经很快被排除在外。长期以来，铅酸电池在储能系统（ESS）市场占据主导地位。它们更可靠且更具成本效益。

电池、电动汽车制造商以及 LG 化学和松下等能源公司已投资数十亿美元用于能源解决方案的研究，包括电池技术和生产方法，以满足对锂离子电池的高需求。这极大地降低了 ESS 锂离子电池的成本并增加了容量，使其能够占据巨大且不断增长的市场份额。

在本文中，我们将研究六种主要类型的锂离子电池及其在 ESS 中的潜力、适合 ESS 的良好电池的特性以及替代能源所扮演的角色。

锂离子电池的种类

1.磷酸铁锂（LFP）

LFP电池是ESS最好的电池类型。它们提供更清洁的能源，因为 LFP 使用铁，与钴和镍相比，铁是一种相对绿色的资源。铁也比许多其他资源更便宜、更容易获得，有助于降低成本。总体生产成本也较低。

特斯拉首席执行官埃隆·马斯克表示，他预计所有固定式储能产品都将采用 LFP 电池化学并实现转型。

LFP电池的功率密度较低，但这一特性对于储能系统的重要性不如对于电动汽车的重要，因为ESS可以毫无顾虑地占据更大的空间。虽然磷酸铁锂电池较重，但这只是初始安装期间的一个问题。LFP 电池也更安全，因为热失控的可能性较小，并且与大多数其他锂离子电池技术相比，它们具有更高的生命周期（2,000 至 5,000 次循环）。

2. 锂镍锰钴（NMC）

NMC 电池是一种流行的锂离子电池，原因有很多。它们具有很强的能量和功率密度，并且在热失控方面与其他类型的锂离子电池相比相对安全。

然而，与 LFP 电池相比，它们的生命周期次数明显较少，通常在 1,000 到 2,000 次循环之间。

NMC电池还需要钴和镍，它们更昂贵并且对环境有害。人们还非常担心这些矿物的短缺，这可能会严重影响成本和可用性。

3.镍钴铝酸锂（NCA）

NCA 电池与 NMC 电池相似，但存在一些关键差异。虽然提供比 NMC 电池更高的能量密度（允许它们每单位体积存储更多的能量），但它们也更容易发生热失控。与 NMC 电池类似，NCA 电池的生命周期约为 1,000 至 2,000 次，并且也依赖于钴和镍进行制造。

4. 锂离子氧化锰（LMO）

LMO 电池很快就不再受欢迎，因为它们具有与 LFP 电池相同的特性，但生命周期次数要少得多，通常只有 500-800 次。

虽然生产成本比磷酸铁锂电池略低，但较短的使用寿命给总运营成本带来了挑战，并增加了更换成本。

LMO 电池充电速度快，比功率高，并且比其他类型的电池可以在更高的温度下高效运行。因此，它们最广泛地应用于便携式电动工具、医疗器械和一些电动汽车。

5. 锂离子钴氧化物（LCO）

LCO 电池是最早出现的锂离子电池化学材料之一。LCO 电池常见于笔记本电脑和智能手机，功耗较低。它们最适合需要极轻量解决方案且不需要高功率的应用，因为它们可以在低负载应用下长时间提供能量。

然而，LCO 的使用寿命较短（通常为 500 至 1,000 次循环），并且热稳定性较低，因此无法在高负载应用中使用。这使得 LCO 不适合 ESS。

6. 钛酸锂（LTO）

LTO 电池具有非常高的生命周期，通常高达 10,000 次生命周期，并且比大多数替代电池污染更少。它们还可以快速充电，尽管这对于 ESS 安装来说不一定是一个重要功能。

LTOS 的能量密度较低，这意味着它们需要更多的电池来提供相同数量的能量存储，这使得它们成为一种昂贵的解决方案。例如，其他电池类型每公斤可存储 120 至 500 瓦时，而 LTO 每公斤可存储约 50 至 80 瓦时。

什么样的电池才是适合储能系统的好电池

最大限度地提高 ESS 的电池输出需要考虑几个关键因素：

高循环次数

不同类型的电池具有不同的生命周期，具体取决于它们在失去显着性能之前可以完成的充电和放电循环次数。当今的电动汽车电池具有更长的生命周期。典型的汽车制造商电池保修期为八年或 100,000 英里，但很大程度上取决于用于储能的电池类型。

储能系统需要高循环寿命，因为它们持续运行并不断充电和放电。电池容量在每次充电和放电循环期间都会减少。当锂离子电池只能保留 70% 至 80% 的容量时，锂离子电池就达到了使用寿命。最好的锂离子电池可以正常工作多达 10,000 次循环，而最差的锂离子电池只能持续大约 500 次循环。

高峰值功率

储能系统需要支持电力需求的激增，因为它们用于满足电网需求高峰期间的能源需求。

能源需求不均匀，但 ESS 可以将充电时间转移到能源更便宜或更容易获得的时间。通过在低需求期间储存能量并在需要时释放能量，可以显着降低成本。

生产成本低

储能系统需要大量的电池来满足能源需求。例如，每小时使用的能源量以兆瓦时 (MWh) 为单位。对于电动汽车电池，其单位为千瓦时 (kWh)。那是 1,000 倍！

由于 ESS 所需的电池数量如此之多，因此更昂贵的电池技术在经济上不可行。

最大限度地减少热失控事件的可能性

热失控仍然是一个需要认真考虑的问题。当锂离子电池达到无法控制的自热状态时，可能会导致火灾、烟雾以及气体、颗粒物和弹片的喷射。

不同类型的锂离子电池在不同的温度下会发生热失控。例如，NCA、NMC 和 LCO 是在较低温度下存在热失控风险的锂离子电池类型。LFP电池是最安全的。

重量和尺寸并不重要

与需要仔细管理重量和尺寸的电动汽车不同，电池的重量和体积在 ESS 操作中并不重要，因为这些装置通常安装在集装箱或存储单元中。

安装ESS的土地成本通常较低，因此电池的尺寸对成本影响很小。重量并不重要，因为它不会像电动汽车那样影响电池的性能。

ESS 和 LFP 电池对于“替代能源”的未来至关重要

对电力的需求不断加速增长。事实上，麦肯锡预测，到 2050 年，全球电力消耗将增加两倍。我们使用的一切都需要电力，而电动汽车增加了电网的负担。

传统形式的能源（如核电、水电和煤电）根本无法满足不断增长的需求。许多国家都存在重大的监管障碍和建筑限制。即使可以清除障碍，基础设施建设也可能需要 10 年或更长时间。

由于要求不那么复杂并且公众支持不断增加，风能和太阳能等替代能源的安装通常可以更快地建设。国际能源署 (IEA) 强调了清洁能源的增长，预计2022 年至 2023 年产能将增加三分之一。

替代能源可能会在我们的未来占据重要地位，但它们取决于天气。他们无法以稳定的速度发电，因此需要 ESS 来存储能源、满足高峰需求周期，并在天气条件不佳时提供能源。

储能系统还可以消除电力峰值，从而提高发电厂的效率。它们还有助于提供更一致、更稳定的电力，从而延长发电厂的使用寿命。

所有这些都表明磷酸铁锂电池是未来的一个不错的选择。LFP 具有高生命周期、低生产成本和低热失控风险，非常适合满足 ESS 的需求。

最近，LMFP 电池（一种以锰作为阴极成分的 LFP 电池）问世，该电池在电动汽车中具有良好的性能。根据生产成本，这种新型电池化学可能成为储能系统的有竞争力的解决方案。

关于作者

Stéphane Melançon 是 Laserax 的电池和电力推进系统专家，Laserax 是一家专为汽车和电动汽车行业、电池生产、铸造厂、原生金属、表面处理和重型设备行业量身定制的创新激光技术提供商。Stéphane 拥有物理学位，专攻光子学、光学、电子学、机器人学和声学。他投资了电动汽车转型，为电动自行车设计了工业电池组。