近10年，全球发生了30余起电化学储能电站事故，事故电站大多采用三元锂电池。

不久前，国家能源局综合司发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求（2022年版）（征求意见稿）》，提出中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池，不宜选用梯次利用动力电池。

对于将这两种电池从该领域“除名”，中国科学院电工研究所研究员、中国化学与物理电源行业协会储能应用分会副秘书长陈永翀认为，安全是首要因素，“电化学储能的规模发展需要‘三好学生’，未来具有‘高安全、低成本和易回收’特性的储能专用电池将会获得大规模应用”。

1、磷酸铁锂VS三元锂

在当前的电化学储能市场里，锂电池占据了80%以上的份额，而在新能源汽车领域占有的市场份额更高。

在具体的市场分布上，三元锂电池多被国外所采用，磷酸铁锂电池则在国内应用较广。因此，《征求意见稿》一经发布，被解读为“保护国内的磷酸铁锂市场”的说法也不难理解。

实际上，在《征求意见稿》发布之前，磷酸铁锂电池与三元锂电池已经历了一番龙争虎斗，胜负仿佛也有了定局。

三元锂电池和磷酸铁锂电池同属锂电池，从材料上说，两者负极材料相同，主要区别在于所使用的正极材料——前者使用三元（镍钴锰等）复合材料，后者为磷酸铁锂。

两者的区别还体现在能量密度上。相对而言，三元锂电池的能量密度高，磷酸铁锂电池稍逊之。相同的质量，三元锂电池能比磷酸铁锂电池高出近一倍的能量密度。

当前，人们对新能源汽车的一大诟病就是续航能力不行，而能量密度与续航能力成正比。正因为如此，特斯拉在挑选了几百种电池材料后，最终锁定了三元锂电池。其早期推出的MODEL S因为搭载了三元锂电池，将续航里程提升到高达486 千米，这个成绩让人眼前一亮的同时，也奠定了特斯拉在新能源汽车的头部地位。

特斯拉的成功，让三元锂电池在国外新能源汽车领域得以迅速推广，成为了众多车企眼中的“白月光”。之前，我国新能源汽车普遍使用磷酸铁锂离子电池，但见三元锂离子电池在海外市场上越来越受重视，也纷纷选用三元锂电池。

三元锂电池虽然能量密度大，但是在安全性上却远远不如磷酸铁锂电池。从全球看，跟电化学储能相关的火灾事故频发，其中涉及三元锂电池的事故较多，即使是技术领先的特斯拉，“自燃”事故也屡屡发生，三元锂电池的安全性问题成为“死结”，而这也是《征求意见稿》将三元锂电“除名”的最重要原因。

除了安全性，相对三元锂电池，磷酸铁锂电池还具有稳定性高、价格便宜、运用时间久、技术较为成熟等优点。

另外，相比于磷酸铁锂电池，三元锂电池还需要镍和钴两种稀有元素。而这两种元素的高产量矿区均在国外，无论在价格还是在供需上，难免会有“卡脖子”的风险。

在上述种种原因下，目前国内越来越多的新能源汽车厂商和锂电池生产厂商更倾向于选择磷酸铁锂电池。

这一倾向从当前的装机量上也能看出。数据显示，2021年国内动力电池装机量159.6GWh，其中磷酸铁锂电池装机量81.69GWh，市场占比51.2%，同比增幅251.7%，是三元锂电池增速的4倍。2022年1—5月，磷酸铁锂电池累计装车量49.0GWh，占比58.9%，占比优势持续扩大。

通过国内动力电池的市场变迁来看，磷酸铁锂电池占优无关政策，更多的是市场的选择，《征求意见稿》是在保护国内的磷酸铁锂电池市场的解读是站不住脚的。不过有一定是肯定的，《征求意见稿》落地后磷酸铁锂电池的市场优势会进一步扩大。

2、市场波动可能性不大

随着三元锂电池在中大型电化学储能电站的禁用，我国锂离子电池市场会迎来动荡吗？

《中国锂电产业发展指数白皮书》指出，我国已连续五年成为全球最大的锂电池消费市场。2021年，全球锂离子电池市场规模达到545吉瓦时，中国锂离子电池市场规模约324吉瓦时，约占全球市场的59.4%。

工业和信息化部发布的数据显示，2021年324吉瓦时的全国锂离子电池产量中，消费、动力、储能型锂电产量分别为72吉瓦时、220吉瓦时、32吉瓦时。锂电总产值突破6000亿元。

就储能领域而言，截至2021 年底，中国储能市场累计装机功率43.44吉瓦，位居全球第一。电化学储能装机功率5117.1 兆瓦，占比11.8%。其中，锂离子电池储能技术装机功率规模占比 91.0%。

进一步聚焦动力电池，磷酸铁锂电池发展势头更为强劲。据中国汽车动力电池产业创新联盟的数据统计，2021年国内动力电池装车量累计154.5吉瓦时，其中磷酸铁锂电池装车量79.8吉瓦时，占比51.7%，超过三元锂电池。

陈永翀说，三元锂电池的发展得益于补贴政策的支持，2017年补贴政策引入能量密度要求后，能量密度更高的三元锂电池成为车企首选。

但随着近年来三元锂电池循环寿命、成本方面的劣势逐渐显现，尤其是多起安全事故的发生，引起了市场对电池安全性的高度重视。

磷酸铁锂的能量密度近年来有所提升。陈永翀认为磷酸铁锂电池占比的提升是市场选择的结果，“这并不是政策主导了市场，而是政策反映了市场发展的趋势”。

虽然磷酸铁锂电池安全性更高，但近年来也出现了一些火灾事故。2021年4月16日，北京市丰台区发生储能电站起火爆炸，事故造成两名消防员牺牲，火灾直接财产损失1660.81万元。半年后，北京市应急管理局官方公布了调查结果，此次起火的直接原因系磷酸铁锂电池发生内短路故障。

因此，陈永翀强调，即使是磷酸铁锂电池也仍然需要在高安全、低成本和易回收方面有新的技术突破。

对于三元锂电池在该领域的禁用是否会影响整个锂离子电池的资本市场，夏永高认为可能性并不大。在他看来，这一政策原本就在业界的共识和预期之内。

对于钠硫电池在我国的发展，陆雅翔则表示，高温钠硫电池目前在我国尚未开展应用，在中大型电化学储能电站领域的禁用，可能会使其研究速度放缓。

3、哪些电池将迎来机遇？

在上述电池被“除名”后，哪些电池有望在中大型电化学储能领域崭露头角？

记者采访多位专家后发现，钠离子电池、液流电池、储能专用锂电池等或将脱颖而出。

陆雅翔告诉记者，有机钠离子电池、固态钠离子电池和水系钠离子电池都适用于中大型电化学储能电站。

她解释说，钠离子电池所需的钠资源丰富、成本低，且无过放电特性，安全性能更好。由于中大型电化学储站对电池能量密度要求不高，能量密度偏低的水系钠离子电池也有应用空间。“此外，目前发现钠离子电池的快充性能和宽温适应性也比较好。”

2021年6月，依托中科院物理所成立的国内首家专注于钠离子电池研发与生产的高新技术企业——中科海钠发布全球第一个1兆瓦时（MWh）钠离子电池储能系统。陆雅翔就是这支“电池国家队”的一员。她告诉记者，团队开发的钠离子电池不需要在高温条件下运行，其工作原理和电池组件与锂离子电池相似，可以称为室温钠离子电池。电池的正极材料可选用过渡金属氧化物、聚阴离子类材料、普鲁士蓝类化合物等，而负极材料目前通常选用无定形碳，钠离子就存储在正负极材料中。

钒电池是目前液流电池的典型代表。液流电池储能技术是通过正、负极电解质溶液活性物质发生的可逆氧化还原反应来实现电能和化学能的相互转化，具有输出功率和容量可单独设计、安全性高、寿命长和环境友好等特点。

此外，陆雅翔还提到了水系碱金属/碱土金属离子电池。她指出，水是天然的阻燃剂，水系电池在极端条件或电池热失控条件下都不易发生燃烧或爆炸，符合储能系统对安全性的要求，且具有绿色环保的特点。

回到锂离子电池上，陈永翀认为，基于磷酸铁锂材料的高安全大容量储能专用电池将是国内外电化学储能技术的应用趋势。

陈永翀团队经过多年探索，研发出适合大容量储能的新型锂浆料电池，电池全部或部分电极由浆料态的储锂活性物质、导电剂和电解液构成，并采用复合集流体、超厚电极和半开放电池结构，从而彻底改变锂离子电池的危险品属性。

2019年，新型锂浆料储能电池研究入选国家变革性技术方向之一，目前正在推进示范建设。

“超大容量或超大功率储能专用电池是产业技术的发展方向，未来仍需要综合性的技术突破。”陈永翀说。

文章来源： 华夏能源网，中国科学报