En el rápido desarrollo de los vehículos de nueva energía y la tecnología de almacenamiento de energíaEn 2025, como dispositivo central de almacenamiento y conversión de energía, la batería muestra un patrón de desarrollo de rutas tecnológicas diversificadas que coexisten y se desarrollan de manera coordinada. Desde las baterías tradicionales de iones de litio hasta las emergentes de iones de sodio, desde las baterías de estado sólido hasta las pilas de combustible de hidrógeno, diferentes tecnologías de baterías han encontrado un posicionamiento adecuado en el mercado en diferentes escenarios de aplicación con sus respectivas ventajas únicas de rendimiento.

I. tecnología de baterías de energía convencionales

1. baterías de iones de litio

Las baterías de iones de litio son la corriente principal absoluta en el campo de los vehículos de nueva energía y ocupan el mercado mundial de baterías de energía.Más del 90% de la participación. Según los diferentes materiales de cátodo, las baterías de iones de litio se pueden dividir en las siguientes categorías:

(1) batería ternaria de litio

La batería de litio ternaria se refiere al material positivo comoNíquel, cobalto, Manganato de litioLa batería de litio (o níquel, cobalto, aluminio de litio), con alta densidad energética, vida útil moderada del ciclo y excelente rendimiento a baja temperatura, es de vehículos eléctricos.SelecciónBatería.

Características técnicas:

lDensidad energética: densidad energética individual200-300Wh/kg， Densidad energética del paquete 160 - 200 Wh / kg

lVida útil del ciclo: accesible1.500 ciclos

lAdaptabilidad a la temperatura:Se puede mantener alrededor del 70% de la capacidad en un ambiente de - 20 ℃.

lSeguridad: temperatura fuera de control térmico aproximadamente250 - 350 ° c, que requiere una gestión estricta del sistema BMS

lCosto: aproximadamente más alto que las baterías de fosfato de hierro y litio10% - 20%

escenarios de aplicación:

lAutomóviles de pasajeros altos: como TeslaModel 3、 Weilai es6, serie L ideal, etc.

lVehículos eléctricos en zonas frías del norte: debido a su excelente rendimiento a baja temperatura

lModelos híbridos de gama media y alta: como BYDSerie DM - I

(2) batería de fosfato de hierro y litio

Batería de fosfato de hierro de litio con suexcelenteLa seguridad y la larga vida útil del ciclo dominan el mercado de vehículos eléctricos de gama media y baja.

Características técnicas:

lDensidad energética: densidad energética individual150-160Wh/kg， La tecnología de batería de cuchillas se puede actualizar a más de 160wh / kg

lVida útil del ciclo: accesibleMás de 3.000 veces, muy por encima de la batería de litio ternário

lSeguridad: temperatura fuera de control térmico superior500 ° c, no es fácil quemar o explotar en caso de punción, cortocircuito, etc.

lRendimiento a baja temperatura:La atenuación de la capacidad a - 10 ℃ se reduce a alrededor del 60%, y la atenuación es más obvia a - 20 ℃.

lCosto: aproximadamente menos que la batería de litio ternaria20%

escenarios de aplicación:

lAutomóviles de pasajeros de gama media y baja: como BYD qin, tang, delfines, etc.

lVehículos eléctricos en las zonas de alta temperatura del sur: debido a su buena estabilidad a alta temperatura

lCampo de almacenamiento de energía: Corte de picos y llenado de valles, fuente de alimentación de repuesto, etc.

lBuques y maquinaria de construcción: escenarios de uso a largo plazo

(3) batería de Manganato de litio

La batería de Manganato de litio es de bajo costo y buena seguridad, pero tiene un bajo rendimiento a alta temperatura y una vida útil de ciclo relativamente corta, que se utiliza principalmente en vehículos eléctricos de gama baja y escenarios específicos de almacenamiento de energía.

Características técnicas:

lDensidad energética: aproximadamente110-130Wh/kg

lVida útil del ciclo: aproximadamente1000 - 1500 veces

lRendimiento a baja temperatura:La capacidad de descarga normal se puede mantener a - 20 ℃.

lRendimiento a alta temperatura: propenso a la distorsión estructural y la atenuación de la capacidad en entornos de alta temperatura

lCosto: cerca de las baterías de plomo ácido, pero por encima de las baterías de fosfato de hierro y litio

escenarios de aplicación:

lVehículos eléctricos de gama baja: por ejemplo, los primeros vehículos eléctricos Nissan Leaf habían llevadoLa batería de Manganato de litio de 24 kWh alcanza una autonomía de 200 km

lEquipos de almacenamiento de energía: como algunos sistemas de almacenamiento de energía doméstica

2. baterías de níquel - hidrógeno

La batería de níquel - hidrógeno es un sistema de batería que ha sido verificado efectivamente y comercializado a gran escala en el sistema de baterías utilizado en vehículos híbridos, con una alta densidad de energía y una larga vida útil del ciclo.

Características técnicas:

lDensidad energética:70-100Wh/kg

lVida útil del ciclo: aproximadamente500 - 1000 veces

lSeguridad: alta seguridad, sin riesgo de explosión

lEfecto de memoria: existe un efecto de memoria que requiere una gestión especial de la carga

lCosto: aproximadamente más alto que las baterías de litio30%

escenarios de aplicación:

lVehículos híbridos: como Toyota prius, FordEscape、 ChevroletMalibúesperar

lVehículos eléctricos tempranos: como Chang 'an jiexun, CheryA5, etc.

II. otras tecnologías de baterías de almacenamiento de energía

1. baterías de plomo ácido

La batería de plomo ácido esTradiciónLa tecnología de baterías, aunque tiene una baja densidad energética y una mala protección del medio ambiente, todavía se aplica en campos específicos.

Características técnicas:

lDensidad energética: aproximadamente30-50Wh/kg

lVida útil del ciclo: aproximadamente300 - 500 veces

lCosto: bajo costo, aproximadamente0,3 - 0,5 yuanes / Wh

lSeguridad: relativamente segura, pero el electrolito es corrosivo

lProtección del medio ambiente: el problema de la contaminación por plomo es grave y el reciclaje es difícil.

escenarios de aplicación:

lVehículos eléctricos de baja velocidad: como bicicletas eléctricas, scooters de edad avanzada, etc.

lSistema tradicional de arranque de automóviles: todavía se utiliza en vehículos de combustible para arrancar baterías

lFuente de alimentación de emergencia: parte del sistema de alimentación de repuesto

2. baterías de sodio y azufre

La batería de sodio y azufre es una batería secundaria de alta temperatura que utiliza electrolitos sólidos, que tiene las características de alta densidad de energía y larga vida útil del ciclo.

Características técnicas:

lDensidad energética: valores teóricos760Wh/kg， En realidad es superior a 150 Wh / kg

lVida útil del ciclo: accesibleMás de 15000 veces

lTemperatura de funcionamiento: debe mantenerse enAmbiente de alta temperatura de 300 - 350 ° C

lSeguridad: existe un riesgo de Seguridad en el funcionamiento a alta temperatura y requiere protección especial

lCosto: el costo del capital esDólares 180 - 500 / kWh (unos 1.200 - 3.500 yuanes / kwh), por encima de la batería de fosfato de hierro y litio

escenarios de aplicación:

lAlmacenamiento de energía a nivel de red eléctrica: cortar picos y llenar valles, fuente de alimentación de emergencia

lFuente de alimentación de repuesto industrial: escenario de demanda de alta fiabilidad

lConexión a la red de energía renovable: resolver el problema de la inestabilidad de la generación de energía eólica y solar

3. batería de flujo líquido

Las baterías de flujo líquido son una clase de dispositivos adecuados para el almacenamiento fijo de energía a gran escala, que incluyen principalmente baterías de flujo líquido de vanadio completo yBatería de flujo líquido de bromuro de zincEspera.

(1) batería de flujo líquido de vanadio completo

Características técnicas:

lDensidad energética: aproximadamente50-100Wh/kg， El valor teórico es alto

lVida útil del ciclo: accesibleMás de 15000 veces

lEscenario aplicable: adecuado para almacenamiento de energía a largo plazo..≥ 4 horas)

lSeguridad: seguridad intrínseca, sin riesgo de explosión por combustión

lCosto: alta inversión inicial, pero bajo costo de uso a largo plazo

escenarios de aplicación:

lRegulación de frecuencia de la red eléctrica y Corte de picos y llenado de valles: grandes sistemas eléctricos

lConexión a la red de energía renovable: resolver el problema de la inestabilidad de la generación de energía eólica y solar

lAlmacenamiento de energía industrial y comercial: escenarios que requieren almacenamiento de energía a largo plazo

(2) batería de flujo líquido de bromuro de zinc

Características técnicas:

lDensidad energética: aproximadamente75-85Wh/kg

lVida útil del ciclo: aproximadamente500 veces (datos de laboratorio)

lAdaptabilidad a la temperatura:Trabajar dentro del rango de - 30 - 50 ° C

lSeguridad: problemas de corrosión por bromo y Dendrita de zinc

lCosto: mayor inversión inicial, pero adecuado para aplicaciones distribuidas

escenarios de aplicación:

lAlmacenamiento de energía distribuido: pequeñas redes eléctricas como comunidades e islas

lFuente de alimentación de reserva de la Estación base de comunicación: por ejemplo, el proyecto piloto de Zhejiang unicom

lFuente de alimentación de emergencia industrial: escenarios que requieren alta fiabilidad

4. baterías de iones de sodio

La batería de iones de sodio es una batería secundaria con iones de sodio como portador de carga, que tiene las ventajas de abundantes recursos, bajo costo y alta seguridad.

Características técnicas:

lDensidad energética: primera generación160Wh/kg， La segunda generación se ha elevado a 200 Wh / kg

lVida útil del ciclo:Más de 2.000 veces, muy por encima de las baterías de plomo ácido

lTemperatura de funcionamiento:- 40 ° C a 80 ° c, excelente rendimiento a baja temperatura

lSeguridad: alta resistencia interna, menos calor instantáneo en cortocircuito y temperatura fuera de control térmico superior a la de la batería de litio

lCosto: el costo de la producción en masa es de aproximadamente0,55 yuanes / wh, 30% - 40% menos que el fosfato de hierro y litio

escenarios de aplicación:

lCentrales eléctricas de almacenamiento de energía: por ejemploCentral eléctrica de almacenamiento de energía de iones de sodio de Guangxi en funcionamiento en mayo de 2024

lVehículos eléctricos de dos ruedas: como el tranvía de sodio Yadi

lFuente de alimentación de arranque y parada del automóvil: reemplazar las baterías tradicionales de plomo ácido

lVehículos eléctricos de baja velocidad: como triciclos eléctricos, vehículos turísticos, etc.

5. baterías de estado sólido

El uso de electrolitos de estado sólido en lugar de electrolitos líquidos tradicionales en baterías de estado sólido es una dirección importante de desarrollo de la tecnología de baterías de próxima generación.

Características técnicas:

lDensidad energética: la ruta del sulfuro es accesible400-500Wh/kg， La ruta del óxido es de aproximadamente 300wh / kg

lVida útil del ciclo: datos de laboratorio aproximadamente500 veces, la tasa de rendimiento de la línea piloto puede alcanzar el 90%

lVelocidad de carga: soporteCarga rápida en 10 minutos, que se puede aumentar al 80% de la electricidad

lSeguridad: sin riesgo de fuga de electrolitos, la seguridad mejora significativamente

lCosto: el costo actual de los electrolitos de sulfuros es de aproximadamente10000 yuanes / kg, alto costo de producción en masa

escenarios de aplicación:

lVehículos eléctricos: como el plan Ningde TimesModelo mega ideal en 2027

lEquipos especiales: como drones, vehículos aéreos de baja altitud, etc.

lFuturo sistema de almacenamiento de energía: demanda de almacenamiento de energía a largo plazo y de alta seguridad

6. pilas de combustible de hidrógeno

Las pilas de combustible de hidrógeno se convierten directamente en energía eléctrica a través de reacciones químicas de hidrógeno y oxígeno, que es una tecnología de conversión de energía limpia y eficiente.

Características técnicas:

lEficiencia de conversión de energía: aproximadamente50 - 60%, por encima del motor de combustión interna

lVelocidad de carga de hidrógeno:3 minutos para complementar la autonomía de 650 kilómetros

lProtección del medio ambiente: las emisiones son solo agua y calor, sin contaminación

lNivel de ruido: aproximadamente55dB， Equivalente al nivel normal de conversación

lCosto: el costo del sistema es alto, aproximadamente750 yuanes / kW

escenarios de aplicación:

lVehículos comerciales: como camiones pesados, vehículos logísticos, autobuses, etc.

lÁrea espacial: como superyates propulsados por hidrógeno, trenes alimentados por hidrógeno

lIndustria y generación de energía: fuentes de alimentación de microredes distribuidas

3. comparación y selección de estrategias de tecnología de baterías

1. comparación de densidad energética y costos

2. estrategias de idoneidad regional

Región Norte:

lBatería de iones de litio ternario: debido a su excelente rendimiento a baja temperatura,- 20 ° C todavía puede mantener alrededor del 70% de la capacidad

lBatería de iones de sodio de selección secundaria:La tasa de retención de capacidad supera el 90% en un ambiente de - 40 ℃, adecuado para áreas extremadamente frías

lElija cuidadosamente la batería de fosfato de hierro y litio: la atenuación de la capacidad es obvia a bajas temperaturas, lo que afecta la resistencia en invierno

Región Sur:

lBatería de fosfato de hierro y litio: buena estabilidad a alta temperatura, temperatura fuera de control térmico por encima500℃

lBatería de iones de sodio de selección secundaria: bajo costo, adecuado para el almacenamiento de energía y el mercado de automóviles en miniatura

lBatería de litio ternaria opcional: pero hay que tener en cuenta el factor costo

Almacenamiento de energía de la red eléctrica:

lModulación de frecuencia a corto plazo: baterías de litio, debido a su rápida respuesta

lAlmacenamiento de energía a largo plazo: las baterías de flujo líquido de vanadio completo y las baterías de iones de sodio son más económicas

lAlmacenamiento de energía distribuido: baterías de flujo líquido de bromuro de zinc y baterías de iones de sodio adecuadas para escenarios de aplicación pequeños

IV. tendencias futuras de desarrollo

1. iteración de la tecnología de baterías de iones de litio

Las baterías de iones de litio siguen siendo el futuro5 - 10 años de tecnología dominante en el campo de la nueva energía, pero continuará actualizándose iterativamente:

lBatería ternaria de níquel alto: la densidad energética romperá350Wh/kg， Se espera alcanzar 400 Wh / kg en 2030

lBatería de fosfato de manganeso, hierro y litio: aumento de la densidad energética20%, que combina la seguridad del fosfato de hierro y litio y la densidad energética del litio ternário.

lTecnología negativa a base de silicio: puede aumentar la densidad energética de la batería30 - 40%, alargando la vida útil

2. proceso de comercialización de baterías de iones de sodio

Como alternativa potencial a las baterías de litio, las baterías de iones de sodio están avanzando rápidamente en la comercialización:

lAvance tecnológico:En 2025, la densidad energética de la segunda generación de baterías de sodio en la era Ningde alcanzó 200 Wh / kg, cerca del nivel de fosfato de hierro y litio.

lVentajas de costo: el costo de producción en masa es más bajo que el fosfato de hierro y litioEntre el 30% y el 40%, el costo de las materias primas representa solo el 32%

lescenarios de aplicación: previsiónLa capacidad instalada de baterías de sodio en el campo del almacenamiento global de energía alcanzará los 407,84 GWh en 2030.

lDesarrollo de la cadena industrial: las principales empresas (como Ningde Times y byd) optimizan los costos a través de la integración vertical, y las startups se centran en segmentos de mercado

3. ruta de industrialización de baterías de estado sólido

Las baterías de estado sólido se consideran el objetivo de la tecnología de baterías de próxima generación, pero el proceso de industrialización todavía enfrenta desafíos:

lDiferenciación de rutas tecnológicas: ruta de sulfuro (era ningde) alta densidad energética pero alto costo, ruta de óxido (nueva energía de anwa) bajo costo pero densidad energética limitada

lCalendario de producción en masa: Ningde Times planProducción en masa a pequeña escala en 2027, objetivo de densidad energética 400 Wh / kg

lRuta de reducción de costos:El costo de las baterías de estado sólido (sulfuro - silicio - carbono) en 2027 es de aproximadamente 1 Yuan / wh, que se reducirá a 500 yuanes / kWh en 2030, y puede alcanzar 0,6 - 0,7 yuanes / Wh en 2035.

lExpansión de escenarios de aplicación: de los vehículos eléctricos a los campos de almacenamiento de energía y equipos especiales

4. ruta de comercialización de pilas de combustible de hidrógeno

El desarrollo de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno está relativamente rezagado, pero su camino de comercialización se ha aclarado gradualmente:

lLos vehículos comerciales primero:Se espera que las ventas de vehículos comerciales en 2025 sean de solo 7000 unidades, muy por debajo del objetivo de política de 50000 unidades.

lConstrucción de estaciones de Hidrogenación: hastaEn junio de 2025, China ha construido 527 estaciones de repostaje de hidrógeno, pero menos de 1000 en todo el mundo.

lApoyo normativo: los fondos de incentivos centrales de la aglomeración urbana de demostración de vehículos de pila de combustible alcanzan2.340 millones de yuanes

lAvance tecnológico: Se espera que el costo del sistema comience con el actual750 yuanes / kW cae por debajo de 750 yuanes / kW en 2030

V. Conclusiones

La tecnología de baterías en el campo de la nueva energía muestra una tendencia de desarrollo diversificada, y diferentes tecnologías de baterías han encontrado un posicionamiento adecuado en el mercado en diferentes escenarios de aplicación con sus respectivas ventajas únicas de rendimiento.Las baterías de litio ternário y las baterías de fosfato de hierro de litio siguen siendo las tecnologías líderes en el campo de las baterías de energía actuales.Adaptarse a las necesidades de vehículos eléctricos en las zonas frías del Norte y las zonas de alta temperatura del sur, respectivamente;Las baterías de iones de sodio tienen ventajas de costo y excelentes propiedades a baja temperatura., está penetrando rápidamente en el mercado de almacenamiento de energía y automóviles en miniatura;Baterías de estado sólido como tecnología de baterías de próxima generaciónAunque aún no se ha comercializado, ha entrado en la víspera de la industrialización;Las pilas de combustible de hidrógeno se utilizan principalmente en el campo de los vehículos comerciales.Se enfrenta al doble desafío de la infraestructura insuficiente y los altos costos.

Con el progreso tecnológico y la disminución de los costos, el patrón tecnológico de la batería seguirá evolucionando. A corto plazo, se espera que las baterías de iones de sodio logren avances en el mercado de almacenamiento de energía y automóviles en miniatura; A medio plazo, las baterías de estado sólido se aplicarán a pequeña escala en el mercado de vehículos eléctricos; A largo plazo, se espera que las baterías de estado sólido y las pilas de combustible de hidrógeno se conviertan en tecnologías líderes.

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Fuente de referencia

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[2] Electrolitos de polímeros nanocompuestos

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[6] Baterías de flujo redox para almacenamiento de energía: su promesa, logros y desafíos

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¿[10] ¿ cuáles son los tipos de baterías de vehículos de Nueva energía? Casa del automóvil

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