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英国法拉第研究所设立储能电池示范项目

2025-09-24 英国法拉第研究所(Faraday Institution)

2025年7月,英国法拉第研究所(Faraday Institution)宣布投入164万英镑,资助5个概念验证示范项目,覆盖利比里亚、尼泊尔、肯尼亚、卢旺达、泰国及尼日利亚,旨在验证钠离子电池、可溶性铅流电池及热湿适应型电池系统在新兴经济体的性能与寿命,以降低储能成本并加速清洁能源转型。

这些项目由英国5所大学牵头,联合5国产业与学术伙伴,聚焦无电网/弱电网储能及电动出行场景。具体项目包括:

(1)NaSEMA项目,谢菲尔德大学主导

在利比里亚对MOPO Max钠离子电池租赁包进行商用可行性测试,评估其在实际应用场景中的成本效益与推广潜力。

MOPO建立了广泛的能源分配生态系统,为八个非洲国家的离网家庭和企业提供价格实惠的清洁能源。其商业模式建立在太阳能电池交换网络之上,客户只需支付少量费用即可租用充满电的锂离子电池组。

NaBEDA评估了多种市售钠离子电池,并证明了其在高环境温度下运行时的性能优势,这可以实现更快的充电速率而不会过度退化,并通过加快周转速度来增加电池交换站的收入。

新项目将以这些研究成果为基础,研究并优化钠离子电池的独特优势,从而制定充电策略,并通过在利比里亚的现场试验验证其实际性能。一批1千瓦时的MOPO Max电池组将用于电动汽车、发电机替代和固定式储能。这些试验将评估性能指标——循环寿命和充电效率——以评估钠离子电池的技术优势能否使其成为MOPO高利用率电池租赁网络中磷酸铁锂电池的商业可行替代品。

实验室测试将进一步探究所选钠离子电池在受控条件下(包括温度变化、充电状态和零伏存储)的热效益、日历老化和性能退化,从而为其长期稳定性和商业可行性提供关键见解。这将有助于量化物流和运营弹性方面的潜在成本节约,尤其适用于在偏远的离网环境中部署,因为传统电池技术在存储和运输方面面临挑战。

(2)SL2FBat项目,南安普顿大学主导

在尼泊尔推进可溶性铅流电池示范系统的落地,由Gham Power负责现场安装,以验证该电池在当地市场环境中的运行性能;同时,由Swanbarton开展电池优化及智能电网集成工作,提升系统整体效能。

在之前的ACES SUSLEAD项目中,由Richard Wills教授领导的南安普顿大学研究人员在一个小型(5千瓦,4千瓦时)集装箱式系统中演示了一种低成本可溶铅液流电池(SLFB)技术,该技术可在大学现场使用,并连接到大学电网。该项目帮助该团队成立了一家名为SOLead Energy的公司,提交了专利申请,并启动了知识产权许可谈判。

在静态储能应用中,SLFB是一种具有潜在成本竞争力且性能强劲的锂离子电池替代品。南安普顿的SLFB方案中,活性材料来源于回收的铅酸电池,有望实现本地化的循环经济。

SL2FBat项目通过在尼泊尔制造并运行一个功率和容量均有所提升(10千瓦,20千瓦时)的集装箱式系统至少三个月,解决了商业化过程中剩余的障碍。原型系统将在实际条件下进行性能测试,以验证系统运行是否符合目标,并证明该技术在备用电源、电网稳定和可再生能源集成应用方面的可靠性。

Southampton和SOLead Energy将与两家行业合作伙伴携手合作。Swanbarton是一家领先的智能微电网控制研发咨询公司。他们将集成并验证SLFB电池管理系统与Swanbarton能源管理系统,从而能够快速将SLFB纳入未来的微电网。Gham Power是一家太阳能公司,已部署了4000多个项目,其中包括喜马拉雅山偏远地区的项目。该公司将在其位于加德满都的工厂内安装电池演示器,并提供安装、运行和性能评估方面的技术支持,并提供南亚地区电池部署(包括能源融资)方面的实际见解。

该项目还将寻求开发一种从废铅酸电池中本地制造电解质的程序,并通过评估本地采购和组装零部件的潜力来优化终生成本,从而加强SOLead Energy在海外部署SLFB的商业案例。

(3)UniBatt项目,牛津大学主导

将牛津大学研发的电池健康状态及寿命诊断技术集成至Bboxx Pulse软件,实现对电池寿命的精准预测及电池组健康状态的实时监控。此外,该项目还将研发适用于肯尼亚和卢旺达地区多种电动出行工具的通用型电池包,并进行实地验证。

电池在恶劣的工作条件下使用,例如高环境温度,导致其使用寿命极短。目前的电池管理和监控系统无法根据数据诊断电池健康状况,也无法控制电池单元以延长电池寿命,从而导致电池过早老化、性能不稳定,并增加运营商成本。此外,电动摩托车使用的可更换电池组目前与特定的汽车制造商绑定,无法实现通用互操作。这给电池更换和管理带来了物流挑战,影响了电池即服务(BaaS)模式的可靠性。Bboxx是一家在非洲率先推出可持续解决方案的公司,通过其尖端的电动交通方法应对这些挑战。

UniBatt项目是牛津大学(由David Howey教授领导)和Bboxx(由David Idunnuoluwa领导)合作开展的项目,旨在通过提高电池可靠性和互操作性,释放电动汽车的全部潜力,带来切实的利益,重点关注卢旺达和肯尼亚,具体方式如下:

l  大规模演示非破坏性电池健康状况和寿命诊断技术,将牛津大学先前开发的健康评估算法集成到BBOXX Pulse软件平台中,该平台监控着超过50万个电池产品。这将为电池寿命预测以及(最终)定价和维护决策提供核心解决方案。此外,还将创建一个仪表板,以准确显示整个电池组的电池状态。

l  展示延长LFP电池寿命的方法,以ACES种子项目MaxBatt的研究成果为基础,开发和部署适合撒哈拉以南非洲环境条件的电池管理策略。

l  展示灵活、模块化的电池组原型,可在不同制造商的电动摩托车上通用,并在Bboxx的Pulse软件平台上进行全面管理。

这些目标将直接为Bboxx和类似供应商提供更可靠、更具成本效益和更可持续的电池运营,从而加速清洁能源和运输的普及。

(4)THAI-BATT项目,帝国理工学院主导

针对泰国高温、高湿的特殊环境,开展电池设计优化工作,研发低能耗冷却策略,以提升电池在极端环境下的使用寿命、安全性与稳定性。

目前的电池建模、制造和部署策略未能很好地适应泰国炎热潮湿的气候,导致热管理效率低下、电池寿命缩短以及安全隐患。缺乏集成材料设计、预测模型和实际验证,限制了在泰国及类似热带地区开发更持久、更安全的电池系统。

THAI-BATT项目由伦敦帝国理工学院的Gregory Offer教授和Jingwen Weng博士领导,与行业合作伙伴NV Gotion和泰国一所顶尖大学(朱拉隆功大学)合作,旨在克服一些技术和经济障碍。

该项目旨在:

l  深入了解高温高湿条件下电池的长期老化机制、发热及安全问题。

l  在PyBaMM中开发基于物理的电池老化模型,以分析此类环境下的电池退化和温度变化。

l  提出节能的热管理策略,以延长电池寿命、提高其在炎热气候下的安全性和稳定性,降低过热、退化和故障的风险。

l  创建并验证实验室规模的电池原型。朱拉隆功大学的材料研究和原型测试将优化电池设计,弥合基础科学与工业应用之间的差距。

l  与行业伙伴合作进行实际验证。我们与泰国领先的电池组和系统制造商NVGotion合作,优化的电池解决方案将在电动嘟嘟车或电动巴士上进行测试。

通过优化热管理、预测模型和实际验证,该项目旨在提供更耐用、更安全、更节能的电池系统,解决热带环境中储能和电气化方面的关键挑战。

(5)StamiNa项目,斯旺西大学主导

以正极/硬碳负极钠离子电池为核心,研发适用于电动两轮车的电池包,并在肯尼亚斯特拉斯莫大学完成实地示范应用,探索该类型电池在电动出行领域的应用前景。

硅基电池(SIB)可以为撒哈拉以南非洲地区向电动汽车转型提供磷酸铁锂(LFP)电池的替代方案——它们更易于运输,且不存在磷酸铁锂(LFP)电池那样的供应链漏洞。Batri与斯旺西大学合作开发了一种SIB技术,该技术采用普鲁士白(Prussian White)正极和煤基硬碳负极,其预测能量密度将超过市售的SIB,使其与LFP电池具有竞争力。与其他替代品不同,普鲁士白是在温和条件下在水中合成的,不含镍和钴。这使得生产过程更加节能,显著减少对环境的影响,并为建立本地供应链开辟了潜力。

StamiNa项目的目标是:

l  优化并扩大两种活性材料的生产。

l  在考文垂大学改进电极制造和电池组装工艺并制造多层袋式电池和18650圆柱形电池。

l  在实际应用中演示并验证电池性能。圆柱形电池将被集成到AceOn的可更换电池组和电池管理系统中,并在斯特拉斯莫尔大学(肯尼亚)的电动自行车上进行现场测试。

l  评估FUTO(尼日利亚)的电池组性能,并将数据与LFP和市售SIB替代品进行比较。

l  评估撒哈拉以南非洲电动汽车市场SIB技术的成本、供应链可行性、可回收性和可持续性。

该项目旨在加速英国SIB技术的商业化,并建立一个可持续的、非洲主导的能源存储生态系统,支持清洁交通和更广泛的电气化努力。

AceOn积极参与乌干达和尼日利亚的离网储能和电动汽车项目,这有望为可更换电池组的部署提供直接途径。在尼日利亚,FUTO与当地行业和政府利益相关者的广泛网络将增强AceOn的业务发展。