【其他資訊】“鐵空”“鋅空”引發(fā)關(guān)注
金屬空氣電池走出研發(fā)低谷
相較于傳統(tǒng)離子電池，金屬空氣電池具有很高的理論能量密度，而且成本更低。美國麻省理工學院指出，金屬空氣電池的能量密度理論上可以比鋰離子電池高出數(shù)倍，根據(jù)類型不同，金屬空氣電池的制造成本或可降低至鋰離子電池的10%甚至更低。
市場咨詢公司Market Research預計，到2028年，全球金屬空氣電池市場價值將從2021年的4.66億美元增長至11.73億美元。
據(jù)日經(jīng)新聞網(wǎng)報道，日本夏普公司目前正在推進鋅—空氣電池研發(fā)，計劃在2025年啟動試點生產(chǎn)項目。夏普公司表示，鋅—空氣電池可以實現(xiàn)與鋰離子電池相當?shù)哪芰棵芏?，但壽命卻比后者多一倍，這意味著相同重量或體積下，鋅—空氣電池可以存儲更多能量。
鋅此前被用作堿性干電池等一次性電池的負極材料，但幾乎無法用于可反復充放電的充電電池，原因是鋅材料如果反復充放電，電極部分會析出針狀結(jié)晶，引起短路。夏普公司的研發(fā)方向是將充電單元和放電單元分離，即使電極部分產(chǎn)生針狀結(jié)晶，也不易發(fā)生短路。
夏普公司表示，一方面，鋅是儲量和產(chǎn)量都很高的基礎(chǔ)金屬之一，冶煉也很容易，可以降低原材料的采購成本；另一方面，鋅—空氣電池在放電過程中產(chǎn)生的廢棄物較少，環(huán)境負擔較小，而且整個充放電過程產(chǎn)生的熱量相較于鋰離子電池較少，不易發(fā)生熱失控現(xiàn)象，更安全。
首批鐵—空氣電池或今年問世
同一時間，美國技術(shù)初創(chuàng)公司Form Energy宣布，近日完成有關(guān)鐵—空氣電池技術(shù)最新研究，有望今年內(nèi)出產(chǎn)首批電池生產(chǎn)。Form Energy公司創(chuàng)始團隊來自麻省理工學院，他們找到了一種利用水基電解質(zhì)逆轉(zhuǎn)腐蝕過程的充放電方法。將薄板陰極和由鐵粉制成的陽極與網(wǎng)固定在一起，中間是水基電解質(zhì)，放電時，電池“吸入”空氣中的氧氣，與水基電解質(zhì)發(fā)生反應，將鐵轉(zhuǎn)成鐵銹；充電時，施加電流將鐵銹重新轉(zhuǎn)換成鐵，電池隨之“呼出”氧氣。
據(jù)了解，F(xiàn)orm Energy公司將投資7.6億美元在西弗吉尼亞州建造一座新的鐵—空氣電池制造工廠，該地區(qū)是美國最重要的鋼鐵重鎮(zhèn)之一，可以幫助該公司獲得制造電池所需的鐵。這是Form Energy公司的第5座工廠。油價網(wǎng)報道稱，美國?？宋鳡柲茉垂臼荈orm Energy公司的主要客戶之一，已經(jīng)訂購了兩個10兆瓦系統(tǒng)，預計2025年啟動試點項目。
基于這一方法，F(xiàn)orm Energy公司的鐵—空氣電池成本僅為鋰離子電池的10%，但可滿足100小時儲能需求。
事實上，相較于鋰、鈷等更昂貴的金屬材料，鐵的可用性和低成本顯然更具吸引力。此外，鐵對環(huán)境的影響要小得多，因此，向鐵—空氣電池技術(shù)轉(zhuǎn)變代表了一種更可持續(xù)的儲能方案。
為長時儲能技術(shù)提供更多選擇
目前，儲能領(lǐng)域主要是鋰離子電池為主導，但考慮到鋰離子電池的局限性，加之近年來出現(xiàn)的供應鏈危機，尋求更穩(wěn)定、性價比更高的電池技術(shù)已成為大勢所趨。
《自然》雜志指出，鐵—空氣電池的特性令其并不適合電動汽車。一方面是因為鐵比鋰更重，另一方面是其充電效率和充電時間緩慢，無法實現(xiàn)快速充電。但這樣的特性卻反而非常適合電網(wǎng)級儲能，尤其是長時儲能方面表現(xiàn)出色。
在Form Energy公司看來，鐵—空氣電池就是為固定電網(wǎng)存儲而設(shè)計的，尤其面對“風光”等間歇性可再生能源，該技術(shù)能夠儲存數(shù)天甚至數(shù)周時間的能量，這使其成為平衡電網(wǎng)運行的好幫手。不過，由于放電速度較慢，鐵—空氣電池還需要與其他儲能技術(shù)配合處理用電需求高峰。
據(jù)麥肯錫和長期儲能協(xié)會聯(lián)合預測，到2040年，全球有望部署1.5太瓦時至2.5太瓦時的長時儲能容量，屆時整體儲能容量將達到85太瓦時至140太瓦時；到2040年，長時儲能部署每年可幫助減少1.5億噸至2.3億噸二氧化碳排放，這約是當前電力部門排放總量的10%至15%。
麥肯錫表示，長時儲能在實現(xiàn)能源系統(tǒng)靈活性方面可以發(fā)揮核心作用。當前，探索和投資替代電池技術(shù)拓展的行業(yè)趨勢越發(fā)明顯，方案和設(shè)計的多樣性則會進一步豐富研發(fā)方向，為創(chuàng)新長時儲能技術(shù)進步鋪平道路。