《超级电池储能系统：推动矿业电气化》白皮书

矿业是全球温室气体排放的重要贡献者之一：麦肯锡的一份报告指出，矿业直接贡献了全球2-3%的二氧化碳排放量。在矿业领域，40-50%的排放源自柴油动力机械，主要是自卸卡车或倾卸车，使其成为通过电气化实现脱碳的关键领域之一。麦肯锡强调了矿业中柴油燃料的两种替代方案：氢气和电力。

尽管氢气在全球脱碳进程中预计将发挥重要作用，但在矿业领域，其缺点主要在于成本——作为燃料的氢气比柴油更昂贵，导致运营成本上升。

在矿业中实现全面电气化面临挑战，主要因为电池储能系统的高成本。矿山的恶劣环境和24小时不间断作业对锂离子电池的耐用性提出了高要求，而锂离子电池2000-5000次的循环寿命本身就不高。最后，锂离子电池驱动的移动机械每天需要约6.5小时进行充电，这意味着超过25%的时间设备处于闲置状态。这导致了高昂的总拥有成本（TCO），并使柴油成为移动矿山机械中成本最低的动力来源。

然而，新的储能替代方案正在涌现，其中最具代表性的就是Skeleton Technologies公司的超级电池（SuperBattery），它结合了超级电容器和电池的特性。超级电池的优势包括：

Skeleton的超级电池将使柴油动力矿山自卸卡车实现电气化，能够在90秒内快速充电，并支持20-30分钟的运行。充电发生在自卸卡车卸载过程中，通过几乎完全消除停机时间来提高矿业运营效率。最终，选择储能技术的关键在于总拥有成本（TCO）。超级电池是唯一一种能使电气化版本不仅更环保，而且成本更低的储能技术。

超级电池是Skeleton公司开发的一种储能技术，旨在填补高功率超级电容器和高能量锂离子电池之间的空白。超级电池提供了能量、功率和安全性的理想组合。该技术基于Skeleton在超级电容器储能领域的领先专业知识，将超级电容器技术的高功率与锂离子电池技术的高能量相结合。

虽然超级电容器适用于高达60秒的高功率应用，但超级电池则拥有足够的能量支持15-30分钟的应用时间，具体取决于能量和功率需求。超级电池填补了储能市场中的一个空白，此前该空白主要通过显著增大电池组尺寸以满足功率需求来填补。

安全性是矿业运营中的关键考虑因素，尤其是在地下作业中。锂离子电池存在热失控风险，而柴油废气不仅造成即时危害（尤其是在地下），还会因废气和碳排放导致长期健康问题。

超级电池不会发生热失控，无需热传播防护措施。即使被刺穿、挤压或过热，超级电池依然安全，这已通过安全测试得到证实（信息可在skeletontech.com查阅）。

超级电池在材料和电池设计方面均优于锂离子电池：

锂离子电池驱动的电动自卸卡车每天需要6.5小时的充电时间，这意味着自卸卡车每天超过25%的工作时间用于充电。

相比之下，超级电池驱动的自卸卡车可在卸载过程中充电，几乎完全消除了停机时间，并显著提高了效率。超级电池可在60秒内完成充电，并支持自卸卡车运行20-30分钟，直至下一次充电。

超级电池推动了矿业的电气化和脱碳进程。

柴油动力自卸卡车是矿业中最大的二氧化碳排放源之一，使其成为电气化的理想目标。这些机器的巨大尺寸和重量（尤其是满载时）导致高燃料消耗：例如，一辆CAT 797B自卸卡车可装载400吨矿石，每小时消耗约114升燃料。

在某些矿山现场，柴油燃料的成本占矿山总能源成本的50%以上，这意味着任何运营成本的降低都能对利润产生显著影响。

锂离子电池是自卸卡车电气化的潜在解决方案，但存在以下缺点：

超级电池的充电速率可达60C，并提供50,000次循环寿命。400kWh的超级电池组可在60秒内完成充电，实现几乎完全消除停机时间，提高效率（甚至超过柴油动力自卸卡车），并降低电网峰值需求。

一些矿山采用电车助力系统，即自卸卡车使用架空接触线作为电源。其优点包括降低燃料成本和二氧化碳排放，因为卡车不完全依赖柴油发动机，但架空接触线也限制了行动自由，并对矿山的物流和路线规划产生影响。

超级电池提供了另一种选择，提供短期推进力，并消除了架空接触网络带来的几个挑战：

超级电池有助于推动多种矿山机械（如装载机、卡车、钻机等）以及矿山中的固定机械和解决方案的电气化。超级电池结合了功率、能量和寿命的优势，更不用说在安全性和可持续性方面的优势，使其成为矿业电气化和脱碳的绝佳选择。然而，使超级电池成为矿业关键推动因素的是，在所有积极因素之外，它还是唯一一种能降低矿业运营成本的储能技术。