盡管液流電池目前仍處于工業化發展的初級階段,其市場份額相對較小。根據中國能源儲存聯盟(CNESA)的數據,截至2022年底,全球新能源電力儲能項目的累計裝機規模中,鋰離子電池占據了主導地位,約占94.4%,而液流電池的份額僅為0.1%。
然而,近幾年來,全球的全釩液流電池已逐漸走向工程示范與商業化應用,并且單個項目的規模也顯示出逐步擴大的趨勢。從2018年到2021年,液流電池的市場規模年均復合增長率達到了55.2%,2022年的市場規模更是達到了10.6億元。
預計到2027年,市場規模將達到248.9億元,從2022年到2027年,市場規模的年均復合增長率可能達到87.9%。這樣的高速增長必將推動設備自動化行業的發展。
電堆自動化生產線包括了諸如雙極板裁剪機、碳氈(碳布)裁剪機、離子膜裁剪機、端板裁剪機,雙極板激光焊接機、離子膜激光焊接機、離子膜涂膠機、AB板激光焊接機,激光疊焊機,壓裝機、激光封裝機,熱板封裝機、整堆氣密檢測儀,單節電池氣密檢測儀,離子膜檢漏儀,熱熔機、隔膜檢漏儀等設備。
如果再算上雙極板,密封材料的制備加工以及離子膜相關設備,設備投資將形成一個巨大的市場。歡迎大家加入我們的微信群進行更多的討論和補充。
液流電池電堆是由多個單元電池通過雙極板串聯組成的。電堆主要由端板、集流板、電極(如石墨氈、碳氈等)、電極框/液流框、隔膜、雙極板、密封件、緊固件等組成。
然而,這些部件的堆疊過程中,需要疊加密封墊,這不僅降低了封裝效率,而且復雜的密封件也增加了電堆的漏液風險。
為了有效解決這個問題,采取了將液流儲能電堆的雙極板和流場框進行激光焊接的方法。激光焊接是一種瞬時加熱、融化和固化的過程,焊接區域的熱應力小,整體板框不會發生變形,具有許多優點。
這種焊接方法的效率是傳統熱板熱熔膠的5倍以上,也是傳統鋪密封圈的5倍以上,被視為液流儲能的最新密封技術。同時,激光焊接有效解決了傳統熱熔膠堵塞流道和密封圈低效的問題。
南京帝耐激光科技有限公司(簡稱“帝耐激光”)2016年進軍汽車產業,成功研發出激光焊接塑料焊接機;2020年進入液流儲能行業,研發出全球第一條全激光焊接電堆自動化產線。將激光焊接技術應用于電堆集成,不僅提高了電堆的可靠性,同時提高了電堆裝配的自動化程度,減少密封材料的使用,也降低了電堆的成本。
可視化焊接,可以判斷焊接區有無斷點焊接熱影響區域一般只有≤±1mm
激光焊接相較于傳統的密封圈方法,無疑帶來了顯著的效益。以目前主流的單堆功率32KW為例,激光焊接能節約近一萬元密封條,大約節約一萬元隔膜,以及一萬元雙極板。這不僅在物料上帶來了巨大的節省,更為重要的是,整堆激光焊接成功解決了熱變形、翹曲等問題,特別是在不同溫度場的使用情況下,電堆的變形漏液問題得到了有效的解決。
此外,電堆流場框的溫度大約在180°左右,而全氟磺酸膜的溫度則在350°左右。這樣的溫度差使得激光焊接全氟磺酸膜變得極為困難,以前幾乎無法完成。然而,南京帝耐激光科技有限公司革新了工藝和結構,成功地解決了這個焊接難題。
此項技術創新將傳統的手動鋪設密封墊、壓合全氟磺酸膜以防止漏液的過程,轉變為全自動化的激光焊接全氟磺酸膜。這不僅提高了工作效率,節約了生產成本,而且解決了困擾液流儲能行業幾十年的傳統工藝漏液問題。這一創新對于推動液流電池的工業化生產和應用有著深遠的意義。
為了更好促進行業人士交流,艾邦搭建有液流電池產業微信群,包括電解液,電解液儲罐,電堆(離子交換膜、電極、雙極板、集流體電極框、密封等組件),電解液輸送單元(管路、閥、泵、傳感器等輔助部件),電池管理系統等企業成員,歡迎大家進群交流。
長按識別二維碼關注公眾號,點擊公眾號下方菜單欄左側“微信群”,申請加入群聊
如果您是液流電池領域的領軍企業,并希望參與我們的系列報道,請聯系我們,相關報道免費。
呂子涵:13048836648(同微信),請備注“企業報道”
原文始發于微信公眾號(艾邦液流電池網):液流電池電堆的自動化生產與激光焊接技術的革新