替代鋰離子電池的產(chǎn)品必須具有成本競(jìng)爭(zhēng)力

由于供應(yīng)鏈緊張影響鋰離子電池的供應(yīng)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注使用儲(chǔ)量豐富的礦物和元素開(kāi)發(fā)的新興電池技術(shù)。而根據(jù)學(xué)者、政府官員和行業(yè)專(zhuān)家的說(shuō)法，替代鋰離子電池的產(chǎn)品必須具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。

行業(yè)專(zhuān)家在麻省理工學(xué)院于4月1日舉辦的2022年能源會(huì)議上指出，為了幫助實(shí)現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的脫碳目標(biāo)，鋰離子電池的首選替代品將是持續(xù)時(shí)間10小時(shí)以上并且毒性更低的電池產(chǎn)品。

而新興的電網(wǎng)規(guī)模電池儲(chǔ)能技術(shù)包括鈉離子電池和鐵空氣電池、剩余壽命較長(zhǎng)的電動(dòng)汽車(chē)二次電池。

麻省理工學(xué)院教授Yang Shao-Horn表示，鋰離子電池是當(dāng)今儲(chǔ)能系統(tǒng)的主流技術(shù)，但自從俄烏沖突開(kāi)始以來(lái)，鋰的價(jià)格上漲了兩倍?，F(xiàn)在鋰材料成為是鋰離子電池中現(xiàn)在最昂貴的關(guān)鍵組件。而其他電池采用的關(guān)鍵金屬的價(jià)格也大幅上漲。

她說(shuō)，“鋰材料價(jià)格的急劇上升可能會(huì)推動(dòng)其他儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。”她以鈉離子電池化學(xué)為例，并指出這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展迅速，幾乎與鋰離子電池的性能相匹配，預(yù)計(jì)成本將顯著降低。

美國(guó)總統(tǒng)拜登在3月31日援引《國(guó)防生產(chǎn)法》以減少對(duì)電網(wǎng)規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)中使用的關(guān)鍵元素和金屬的進(jìn)口依賴(lài)時(shí)，強(qiáng)調(diào)了對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品和技術(shù)的需求。拜登授權(quán)美國(guó)國(guó)防部支持用于大容量電池的礦物和材料的生產(chǎn)和加工，同時(shí)確保強(qiáng)有力的環(huán)境、勞工、社區(qū)和部落協(xié)商標(biāo)準(zhǔn)。

儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商Fluence公司戰(zhàn)略技術(shù)副總裁Thomas Winter在會(huì)上說(shuō)：“電池不能具有高毒性。隨著成本的下降，新技術(shù)已經(jīng)解鎖，預(yù)計(jì)這一趨勢(shì)將持續(xù)下去。”

他強(qiáng)調(diào)，電池材料的國(guó)內(nèi)來(lái)源和本土電池制造都是關(guān)鍵。Winter補(bǔ)充說(shuō)，如果電池產(chǎn)品要進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)，需要來(lái)自美國(guó)本土。

與Shao-Horn一樣，Winter也看好鈉離子電池的發(fā)展前景。他說(shuō)，“鈉離子電池的發(fā)展令人興奮，因?yàn)樗鼈兊墓β拭芏雀?，而且比鋰離子電池更安全。”

另一項(xiàng)有前途的技術(shù)是金屬-空氣電池技術(shù)，其中包括鐵空氣電池。

勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)科學(xué)家兼部門(mén)主管Robert Kostecki在會(huì)上指出，如果鈉離子電池和金屬空氣電池技術(shù)變得具有成本競(jìng)爭(zhēng)力，它們將優(yōu)于鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，因?yàn)樗鼈兏€(wěn)定，使用壽命是鋰離子電池兩倍以上，能長(zhǎng)達(dá)25年，而鋰離子電池的使用壽命為8到10年。

Form Energy公司正在開(kāi)發(fā)一種使用鐵、空氣和水來(lái)制造所謂的“可逆生銹”的電池。據(jù)該公司稱(chēng)，預(yù)計(jì)鐵空氣電池能夠放電長(zhǎng)達(dá)100小時(shí)，這種電池從空氣中吸入氧氣并將鐵轉(zhuǎn)化為鐵銹。鐵空氣電池已經(jīng)獲得美國(guó)能源部高級(jí)研究計(jì)劃署和加利福尼亞州的撥款。而在2月下旬，F(xiàn)orm Energy公司與佐治亞電力公司簽署了一項(xiàng)15MW/1,500MWh儲(chǔ)能項(xiàng)目供應(yīng)協(xié)議。

Form Energy公司高級(jí)經(jīng)理Scott Burger在此次研討會(huì)上表示，該公司正在尋求部署更多的鐵空氣電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。

Burger估計(jì)，鐵空氣電池的安裝成本將低于20美元/kWh，這將有助于該技術(shù)與鋰離子電池以及它們將取代的天然氣發(fā)電設(shè)施進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。

而其他正在開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)能技術(shù)包括帶有并網(wǎng)通信軟件的電動(dòng)汽車(chē)，電動(dòng)汽車(chē)可以在必要時(shí)為電力系統(tǒng)供電。另一個(gè)候選方案是動(dòng)力電池梯次利用，這些電池雖然容量不足無(wú)法滿(mǎn)足駕駛需求，但足以滿(mǎn)足儲(chǔ)能需求。