區(qū)別于傳統(tǒng)的鋰離子電池，水系電池電解液由水溶液組成。鋰離子電池電解液由有機(jī)溶劑組成，易燃易爆。

儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景：

1）風(fēng)能、太陽能并不穩(wěn)定，直接連入電網(wǎng)會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成一定的沖擊。近幾年，風(fēng)電、太陽能裝機(jī)量越來越大，對(duì)電網(wǎng)沖擊越來越大。因此，需要儲(chǔ)能為風(fēng)能、太陽能與電網(wǎng)之間的緩沖。

2）解決電動(dòng)汽車充電功率過大問題：

3）解決傳統(tǒng)火電廠電能調(diào)頻問題。

4）解決國外電網(wǎng)不發(fā)達(dá)，需使用儲(chǔ)能設(shè)備配套家中太陽能及其他能源使用。

儲(chǔ)能技術(shù)路線主要分為物理儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能兩類。鋰離子電池成熟前，主要采用物理儲(chǔ)能技術(shù)路線，如三峽大壩：抽水蓄電，放水用電。目前抽水儲(chǔ)能占總體儲(chǔ)能裝機(jī)85%以上。

電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展最迅速，不同于抽水儲(chǔ)能般對(duì)地理環(huán)境要求嚴(yán)苛。抽水儲(chǔ)能需要依山建設(shè)大型水池，而很多地方無法實(shí)現(xiàn)，尤其是北方地區(qū)。電化學(xué)儲(chǔ)能分布較靈活，只需一個(gè)集裝箱的空間便能儲(chǔ)蓄好幾千KWh。電化學(xué)儲(chǔ)能中鋰離子電池在近幾年發(fā)展非常迅速。10年前，鋰電池儲(chǔ)能只占儲(chǔ)能領(lǐng)域極少一部分，但是隨著近10年電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的崛起，鋰電池儲(chǔ)能占儲(chǔ)能比例越來越大。目前，鋰電池儲(chǔ)能占整體儲(chǔ)能13%-14%，占電化學(xué)儲(chǔ)能絕大部分。

鋰離子電池最初的應(yīng)用方向?yàn)?a target="_blank">手機(jī)、筆記本及照相機(jī)等小型場(chǎng)景，而非大規(guī)模應(yīng)用于儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車等場(chǎng)景。鋰離子電池的訴求：盡可能小、輕的體積和重量中裝下轉(zhuǎn)載更多的電能，偏重高能量密度，對(duì)安全性等其他方面要求有所放松。鋰離子電池高能量密度與電壓相關(guān)：有機(jī)溶劑支持4V電壓，但是有機(jī)溶劑會(huì)導(dǎo)致著火問題。

手機(jī)只使用一塊電池，易管理，基本安全。相比手機(jī)，電動(dòng)自行車出現(xiàn)的著火問題嚴(yán)重。近幾年發(fā)生多起由鋰電池導(dǎo)致的嚴(yán)重的人員傷亡火災(zāi)，而傳統(tǒng)鉛酸電池不會(huì)出現(xiàn)此類問題。電動(dòng)汽車也會(huì)出現(xiàn)類似問題。相比電動(dòng)汽車，儲(chǔ)能電站所需電池規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電動(dòng)汽車，著火概率明顯高于電動(dòng)汽車。一旦著火，將面臨極大的損失。

無論是磷酸鐵鋰電池，還是三元電池，由于使用有機(jī)電解液，都有著火的概率。此外，電堆著火的概率與電池使用數(shù)量相關(guān)：鋰離子電池使用有機(jī)溶劑→電池單體易燃，一旦某一電池點(diǎn)燃將點(diǎn)燃周圍的電池。因此，電堆規(guī)模越大，整體著火概率越大。手機(jī)著火概率不到1/10000000，電動(dòng)汽車著火概率：1/100000，儲(chǔ)能電站著火概率明顯高于電動(dòng)汽車。

十幾年前，鋰離子電池剛起步時(shí)，前沿研究領(lǐng)域便注意到著火問題，提出兩條技術(shù)路線：1）固態(tài)電池：使用無機(jī)物、陶瓷取代電解液（有機(jī)溶劑），理論上不會(huì)著火。理論上固態(tài)電池中固體與固體間的接觸程度不如固體與液體的接觸程度，導(dǎo)致近10年全固態(tài)電池并沒有突破核心技術(shù)問題，沒有生產(chǎn)出商業(yè)化固態(tài)電池樣機(jī)。2）水系電池：水溶液作為電解液，使電池近乎絕對(duì)安全。水系電池的研究最早可追溯至90年代復(fù)旦大學(xué)夏雨姚老師所提出的錳酸鋰+活性炭的電池機(jī)理。2010年中國、美國誕生幾家企業(yè)，致力于推動(dòng)水系電池發(fā)展，而精研團(tuán)隊(duì)為最早研究水系電池團(tuán)隊(duì)之一，甚至不比美國同行晚。經(jīng)過10年的發(fā)展，中美兩國各自誕生幾家水系電池企業(yè)，其中部分企業(yè)進(jìn)入商業(yè)釋放、產(chǎn)品推廣階段。

相比鋰離子電池，水系電池技術(shù)流派更多：可搭配的正負(fù)極種類更多，排列組合后，擁有更多種類的技術(shù)路線。目前水系電池技術(shù)路線有4種：1）賁安能源采用的技術(shù)路線，實(shí)際為半電池半電容器；2）滑鐵盧大學(xué)陳院士創(chuàng)辦的瑞海波能源科技所采用的技術(shù)路線。而同樣源自于滑鐵盧大學(xué)的精研新能源采用了不同的技術(shù)路線；3）斯坦福大學(xué)孵化的某美國企業(yè)采用普魯士藍(lán)對(duì)稱電池極技術(shù)路線；4）鋅離子電池技術(shù)路線：成本便宜，能量密度可觀，但是這一路線還處于研究階段。目前精研也在研發(fā)這一路線。

精研：

1）涉獵水系電池研究廣泛，同時(shí)推進(jìn)多種不同的電化學(xué)體系

2）水系電池的電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、輔助材料研究、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝等環(huán)節(jié)在全球范圍內(nèi)獨(dú)一無二

3）相比同行，精研生產(chǎn)技術(shù)更成熟、更易于產(chǎn)業(yè)化。目前水系電池存在很多未解決的問題。但是精研于2022年解決了諸多其他機(jī)構(gòu)無法解決的問題，如正極集流體技術(shù)。目前只有精研一家完美解決這一問題。公司于2022年5月實(shí)現(xiàn)小量產(chǎn)，開始為客戶送樣、接收較小訂單。

水系電池優(yōu)點(diǎn)：

1）絕對(duì)安全；

2）不存在環(huán)保問題；

3）可實(shí)現(xiàn)高功率充放電。不同于其他企業(yè)所產(chǎn)水系電池產(chǎn)品（低功率），精研所產(chǎn)水系電池可實(shí)現(xiàn)高功率充放電，功率性能較磷酸鐵鋰高出很多。在0℃下，可實(shí)現(xiàn)高倍率充放電；

4）壽命。精研第一代產(chǎn)品壽命不遜于最好的磷酸鐵鋰；

5）適應(yīng)更寬廣的溫區(qū)，如可在-30℃實(shí)現(xiàn)充放電。而磷酸鐵鋰在-5℃下禁止充電。相較于北方環(huán)境下需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間嚴(yán)格的保溫的磷酸鐵鋰電池，水系電池對(duì)環(huán)境的容忍度更高。

6）安全測(cè)試。水系電池＞磷酸鐵鋰＞三元電池。

7）循環(huán)壽命。目前水系電池循環(huán)壽命達(dá)6000次以上

水系電池缺點(diǎn)：?jiǎn)误w電芯重量、體積大于磷酸鐵鋰3-4倍。精研所產(chǎn)水系電池可實(shí)現(xiàn)3-4倍，但是其他團(tuán)隊(duì)所產(chǎn)產(chǎn)品基本為10倍以上。即使水系電池單體體積較鐵鋰更大，但是未來可通過重新設(shè)計(jì)堆疊方案，可降低水系電池堆占地面積，使電站占地面積較鐵鋰更小。

相比其他研究團(tuán)隊(duì)，精研研究電池材料的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10年，投入非常多的精力和資金。目前只有精研通過構(gòu)建全新負(fù)極材料的方式，從根本解決電池的枝晶問題。此外，目前業(yè)內(nèi)主要使用石墨、不銹鋼作為集流體，石墨、不銹鋼電導(dǎo)率很低，僅為傳統(tǒng)鋰電池所使用的銅、鋁的1/1000，導(dǎo)致石墨、不銹鋼所需用量很高、倍率性能較差。針對(duì)以上問題，精研專門開發(fā)新箔材，價(jià)格便宜，電導(dǎo)率近純鋁85%，可兼容鋰離子電池前端全部設(shè)備。

相比磷酸鐵鋰，水系電池在安全壽命、功率特性、環(huán)?；厥?、低溫性能等方面表現(xiàn)更優(yōu)。精研計(jì)劃未來2-3年內(nèi)逐步將水系電池成本降至磷酸鐵鋰水準(zhǔn)，然后再逐步拉開優(yōu)勢(shì)。

有機(jī)溶劑鈉離子電池可視為鋰離子電池的延伸，早在2010年日本人便推出成熟的鈉離子電池正負(fù)極、電解液。鋰價(jià)上行時(shí)，鈉離子電池較鋰電池存在成本優(yōu)勢(shì)，但是鈉離子電池與鋰離子電池在安全、低溫等方面并不存在太多的本質(zhì)區(qū)別。因此，有機(jī)系鈉離子電池與水系鈉離子電池并不在大范圍內(nèi)存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。精研水系電池產(chǎn)品全方位領(lǐng)先國內(nèi)外任何一家同行產(chǎn)品。

研發(fā)水系電池的初因：非常多的鋰離子電池在產(chǎn)線階段便會(huì)出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象，希望能夠開創(chuàng)全新的、更安全的、成本更低的電池體系。2013年4月份精研成立，于2014年年初真正開始運(yùn)行。2021年在寧波建設(shè)第一條真正產(chǎn)線，產(chǎn)品開始面向市場(chǎng)。

目前公司有兩個(gè)工廠，其中安徽池州材料工廠為項(xiàng)目核心。目前安徽池州工廠生產(chǎn)負(fù)極材料，未來還會(huì)生產(chǎn)正極材料。此外，還有寧波中試線，類似于一半鋰離子電池、一半鉛酸電池產(chǎn)線的拼接。產(chǎn)線全部采用成熟的電池領(lǐng)域的設(shè)備工藝，包括電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2022年是產(chǎn)業(yè)化第一年，相較磷酸鐵鋰，公司水系電池產(chǎn)品存在安全、低溫優(yōu)勢(shì)，但是在成本、占地面積等方面存在劣勢(shì)。公司計(jì)劃使用5年時(shí)間逐步解決存在的一些劣勢(shì)。相較磷酸鐵鋰，水系電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域存在優(yōu)勢(shì)，但是能量密度不及磷酸鐵鋰。

電動(dòng)汽車領(lǐng)域完全不會(huì)考慮使用水系電池，而電動(dòng)叉車會(huì)考慮使用一部分水系電池。雖然儲(chǔ)能對(duì)能量密度并不敏感，但是更高的能量密度意味著更高的存儲(chǔ)效率，成本將進(jìn)一步降低。未來公司將從成組技術(shù)入手，減小最終電池系統(tǒng)占地面積，降低存儲(chǔ)成本。

精研水系電池應(yīng)用場(chǎng)景規(guī)劃：

1）水系電池具有更好的低溫性能，計(jì)劃明年建設(shè)高寒地區(qū)的儲(chǔ)能。風(fēng)電、太陽能需要配套儲(chǔ)能，考慮到北方太陽能資源豐富，但是氣溫低，水系電池能夠發(fā)揮低溫優(yōu)勢(shì)。

2）高功率應(yīng)用。如火電站調(diào)頻需要2C以上的應(yīng)用需求。

二、Q&A環(huán)節(jié)

Q：成熟的水系電池的主要應(yīng)用場(chǎng)景，及相應(yīng)空間規(guī)模

A：1）低溫應(yīng)用，尤其是三北地區(qū)的儲(chǔ)能。北方占據(jù)中國風(fēng)電光伏的大半壁江山，市場(chǎng)規(guī)模不會(huì)小。

2）火電站調(diào)頻：23年公司業(yè)務(wù)重點(diǎn)領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模約十幾億元/年。相較磷酸鐵鋰，水系電池存在功率密度優(yōu)勢(shì)。3）以消費(fèi)中心為代表的人員密集場(chǎng)所及數(shù)據(jù)機(jī)房所使用的后備電源領(lǐng)域市場(chǎng)，市場(chǎng)空間規(guī)模近100億元/年。

三年后公司通過規(guī)?；瘜⑺惦姵爻杀窘抵亮姿徼F鋰的90%時(shí)，水系電池便能在儲(chǔ)能領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

Q：未來水系電池、鈉電、鐵鋰成本

A：水系電池?fù)碛卸喾N不同技術(shù)路線。目前精研水系電池體系成本并非最低，未來極限成本可與磷酸鐵鋰成本一致，或者稍高些。但是水系電池壽命更長(zhǎng)，折算的度電成本較磷酸鐵鋰更低。例如，鐵鋰可循環(huán)4500圈，而水系電池可循環(huán)8000圈。雖然水系電池整體成本較鐵鋰高出10%，但是度電成本更低。

其他技術(shù)路線：理論上鋅離子電池的極限成本為磷酸鐵鋰的1/3。未來兩三年內(nèi)，一旦鋅離子電池技術(shù)路線成熟，成本易于達(dá)到鐵鋰的50%-70%。

Q：以上磷酸鐵鋰價(jià)格對(duì)標(biāo)的碳酸鋰價(jià)格

A：基于4萬元/噸的碳酸鋰價(jià)格。但是在現(xiàn)在的碳酸鋰價(jià)格下，目前的技術(shù)路線所產(chǎn)水系電池成本稍低于磷酸鐵鋰成本。而鋅離子電池成本僅為鐵鋰成本1/6-1/5。

Q：水系電池技術(shù)路線所對(duì)應(yīng)的材料體系用量情況（1GWh水系電池需要多少正負(fù)極材料）

A：正負(fù)極：水系電池使用的正負(fù)極材料克容量與傳統(tǒng)鋰電池一致，由于水系電池電壓較磷酸鐵鋰低50%，因此正負(fù)極材料用量超傳統(tǒng)鋰電池100%。然而，隔膜、電解液成本便宜很多。極限綜合成本與磷酸鐵鋰保持一致。1GWh所需正負(fù)極材料合計(jì)不到30噸。

Q：公司6GW產(chǎn)能規(guī)劃的時(shí)間節(jié)奏及應(yīng)用場(chǎng)景

A：預(yù)計(jì)2024年年底投產(chǎn)。應(yīng)用場(chǎng)景發(fā)展方向主要為儲(chǔ)能主航道-調(diào)峰。

此外，公司將于2023年年底投產(chǎn)的1GWh，主要應(yīng)用于之前所說的儲(chǔ)能細(xì)分市場(chǎng)：1）北方市場(chǎng)2）高功率應(yīng)用場(chǎng)景3）高功率應(yīng)用&高安全場(chǎng)景，如人口密集場(chǎng)所

Q：材料端規(guī)?；?yīng)能力：自制還是外協(xié)？

A：目前公司材料需要自制生產(chǎn)。雖然正極材料存在較多選擇，但是公司選擇自制生產(chǎn)；而負(fù)極材料只能由公司自行生產(chǎn)。未來公司會(huì)掌握相關(guān)技術(shù)，但是可能會(huì)轉(zhuǎn)讓其他公司生產(chǎn)負(fù)極材料。

Q：2026年容量?jī)?yōu)勢(shì)優(yōu)于鐵鋰？

A：?jiǎn)握撾娦締误w，水系電池能量密度永遠(yuǎn)無法達(dá)到磷酸鐵鋰水準(zhǔn)，但是通過成組技術(shù)，可使水系電池組占地面積低于磷酸鐵鋰

Q：鈉電聚陰離子體系VS 水系電池

A：聚陰離子與水系電池的競(jìng)爭(zhēng)只會(huì)發(fā)生在儲(chǔ)能領(lǐng)域，但是儲(chǔ)能領(lǐng)域中鈉離子電池與磷酸鐵鋰間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系更直接。聚陰離子有機(jī)鈉電可能無法應(yīng)用于此前所說的細(xì)分市場(chǎng)：

1）高功率場(chǎng)景。高功率為有機(jī)電解液的劣勢(shì)。

2）低溫場(chǎng)景。有機(jī)溶劑在低溫下充電難。

3）安全性。雖然有機(jī)鈉電較有機(jī)鋰電安全，但是并非絕對(duì)安全。

水系電池安全級(jí)別遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于有機(jī)鋰電/鈉電。因此前期階段，相較水系電池，鈉電聚陰離子體系在儲(chǔ)能領(lǐng)域并不具備競(jìng)爭(zhēng)能力；后期階段便是成本問題，具體由技術(shù)研發(fā)實(shí)力決定。

Q：國內(nèi)外水系電池市場(chǎng)應(yīng)用情況及競(jìng)爭(zhēng)格局

A：海外對(duì)新技術(shù)的關(guān)注度、容忍度更高。海外市場(chǎng)在家庭儲(chǔ)能方面更容易放量。而國內(nèi)決定性力量為成本，而非安全性、低溫性能。

精研重點(diǎn)關(guān)注成本，希望能在安全、環(huán)保、可靠的前提下，所產(chǎn)電池成本比現(xiàn)有電池成本更低。

Q：水系電池的理論體積能量密度、質(zhì)量能量密度

A：水系電池?fù)碛卸喾N技術(shù)路線。理想狀態(tài)下，體積能量密度：200Wh/L；重量能量密度：近100Wh/kg。

目前精研正在推廣的水系電池：體積能量密度為90Wh/L，重量能量密度為45Wh/kg。相較鉛酸電池，體積大小一致，但是重量降低30%。公司水系電池產(chǎn)品體積能量密度為磷酸鐵鋰1/4-1/3。一開始公司水系電池產(chǎn)品所需體積（按集裝箱體積計(jì)量）與磷酸鐵鋰所需體積比例為2：1，然后降至1.5：1。

水系電池堆與磷酸鐵鋰電池堆占地面積相等，可從以下方面著手：

1）利用安全優(yōu)勢(shì)，將水系電池集裝箱排列更加緊密。受越發(fā)嚴(yán)格的國標(biāo)影響，磷酸鐵鋰集裝箱之間的距離要求越來越遠(yuǎn)。

2）向高處堆疊3層，甚至5層。

Q：為什么水系電池的低溫性能較鋰電池好

A：低溫性能分兩種：1）充電，2）放電。

鋰離子電池低溫性能：常溫下充滿電，在低溫下凍透后放電。此時(shí)水系電池與磷酸鐵鋰一致，在低溫下發(fā)生容量衰減：-20℃下，1C放電容量不到50%。

但是水系電池存在優(yōu)勢(shì)：低溫下能充電，對(duì)儲(chǔ)能而言十分關(guān)鍵。例如，若想北方光伏儲(chǔ)能項(xiàng)目能在日出時(shí)分便工作，磷酸鐵鋰需在前晚保溫，但是會(huì)浪費(fèi)能源。此外還需考慮電池加裝問題。但是水系電池即使在前晚凍透，也能在第二天早上充電。

Q：水系電池在低溫環(huán)境下是否存在上凍問題

A：存在。以目前的體系為例，即使為硫酸鹽電解液增加防凍方案，但是在-35℃下，基本還是會(huì)完全凍上，此時(shí)電池完全不能使用。但是水系電池經(jīng)歷非常低的低溫后，回到常溫狀態(tài)后，電池依然可以工作，不存在容量衰減的現(xiàn)象。

Q：未來水系電池循環(huán)性能展望

A：具體需要分體系而定。根據(jù)精研目前體系，目前商業(yè)化電池充放電可達(dá)6000次，預(yù)計(jì)一年后可超過磷酸鐵鋰水平，達(dá)15000次。

其他體系水系電池在循環(huán)性能上存在很大問題，如鋅離子電池具備很好的經(jīng)濟(jì)性、能量密度，但是循環(huán)次數(shù)只能期望500次。

Q：在現(xiàn)在材料體系下如何優(yōu)化，才能將循環(huán)次數(shù)從6000次提升至15000次

A：現(xiàn)有體系為“氧化錳+自主研發(fā)的負(fù)極材料”，以上兩種材料本身具備循環(huán)壽命優(yōu)勢(shì)。通過改進(jìn)生產(chǎn)工藝和結(jié)構(gòu)，將循環(huán)壽命從初始的500次提升至6000次。將循環(huán)次數(shù)由6000次提升至15000次，并不需要對(duì)電化學(xué)進(jìn)行深度的改進(jìn)。

Q：海外普魯士藍(lán)技術(shù)路線的性能指標(biāo)，及精研存在的差異化的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

A：海外普魯士藍(lán)技術(shù)路線優(yōu)勢(shì)：

1）理論上具備更好的循環(huán)壽命，40000次（我們只有20000次）。

2）具備更好的功率優(yōu)勢(shì)。由于采用不銹鋼作為集流體，因此會(huì)犧牲電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、犧牲成本。（我們提升不到10%的成本，便可實(shí)現(xiàn)更好的功率性能）

精研產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

1）成本。精研產(chǎn)品成本僅為海外普魯士藍(lán)路線成本1/3；

2）能量密度：精研水系電池體積可與鉛酸電池保持一致，并且重量更輕，可應(yīng)用于電動(dòng)車輛。但是，海外普魯士藍(lán)技術(shù)路線水系電池能量密度僅為鉛酸電池1/3，因此海外普魯士藍(lán)水系電池體積、重量為精研水系電池4倍以上。

由于海外普魯士藍(lán)水系電池能量密度更低，意味著需要付出更高的成組成本，因此在儲(chǔ)能領(lǐng)域相比精研水系電池，海外普魯士藍(lán)技術(shù)路線并不具備競(jìng)爭(zhēng)能力。但是，海外普魯士藍(lán)技術(shù)路線在UPS、及備電時(shí)間短、功率高的后備電源領(lǐng)域較精研水系電池存在優(yōu)勢(shì)。

Q：如何看待鉛炭電池？

A：鉛炭電池為鉛酸電池變種，相當(dāng)于鉛酸電池正負(fù)極與活性炭的混合，較鉛酸電池具備更好的功率性能、循環(huán)壽命。

鉛炭電池發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，但是存在部分問題：

1）循環(huán)壽命：10年前日本地區(qū)最佳水平為1500-2000次，如今最佳水平依舊。

2）污染問題。一旦將電池售賣出去，人們便會(huì)考慮電池回收的問題。

除非鉛炭電池實(shí)現(xiàn)非常大的技術(shù)突破，否則難以與其他技術(shù)路線在儲(chǔ)能領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)。市場(chǎng)表現(xiàn)亦如此，前幾年市場(chǎng)上研究鉛炭電池的廠商較多，如南都電源。但是近兩年，南都開始轉(zhuǎn)向鋰電。

審核編輯 ：李倩