最近，氣候變化領(lǐng)域發(fā)生了很多事情。美國(guó)國(guó)會(huì)的控制權(quán)剛剛確定下來(lái)，很多氣候相關(guān)的工作尚未來(lái)得及開(kāi)展；在聯(lián)合國(guó)氣候大會(huì)上，各國(guó)代表們正在談判，為氣候目標(biāo)和財(cái)政協(xié)議進(jìn)行博弈。

這些關(guān)鍵時(shí)刻，將決定人類(lèi)未來(lái)的氣候政策和技術(shù)發(fā)展。我們?nèi)栽诘却⒍喔〕鏊妗?/p>

(資料圖片)

關(guān)于這一切意味著什么，我不想猜測(cè)過(guò)多，但我認(rèn)為我們有必要深入討論一件事：電池。

我一直癡迷于電池，長(zhǎng)期關(guān)注著有哪些不同的化學(xué)物質(zhì)，慢慢滲透到不斷增長(zhǎng)的能源存儲(chǔ)市場(chǎng)。

其中一些新參與者，最終可能會(huì)比目前行業(yè)中最常見(jiàn)的鋰離子電池更便宜，而且在某些方面性能更好。但真正到應(yīng)用之時(shí)，它們才會(huì)遇到真正的阻礙。

為什么需要新的電池？

世界正在建設(shè)更多的可再生能源，特別是隨天氣變化的太陽(yáng)能和風(fēng)能，所以我們需要更多的儲(chǔ)存能量的能力。

截至 2020 年，抽水水電占全球能源存儲(chǔ)量的 90% 以上。雖然水力發(fā)電是一種廉價(jià)、有效的儲(chǔ)存電力的方式，但它也伴隨著環(huán)境問(wèn)題和部署地點(diǎn)的限制，因?yàn)樗枰罅康乃?/p>

電池構(gòu)成了當(dāng)今剩余儲(chǔ)能容量的大部分，并可能主導(dǎo)未來(lái)幾十年儲(chǔ)能市場(chǎng)的增長(zhǎng)。如今，鋰離子電池最為常見(jiàn)，且廣泛用于手機(jī)和電動(dòng)汽車(chē)中。

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展和擴(kuò)展，鋰離子電池變得越來(lái)越便宜，生產(chǎn)能力也爆炸式增長(zhǎng)，新的電池超級(jí)工廠似乎每隔一周就會(huì)在地球的某個(gè)角落出現(xiàn)。

但是，在鋰離子的優(yōu)勢(shì)和用于固定儲(chǔ)能的電池所需要的特性之間存在一些不匹配。

在價(jià)格上，電網(wǎng)規(guī)模的能量存儲(chǔ)需要非常便宜，這樣才能讓可再生能源變得負(fù)擔(dān)得起。2021 年，美國(guó)能源部設(shè)定了到 2030 年將成本降低 90% 的目標(biāo)。

多年來(lái)，鋰離子電池變得越來(lái)越便宜，但價(jià)格未來(lái)可能趨于穩(wěn)定，特別是在預(yù)計(jì)可能出現(xiàn)材料短缺的情況下。

在尺寸上，鋰離子電池可以在一個(gè)小空間里儲(chǔ)存大量的能量。不過(guò)，雖然電池尺寸在手機(jī)和汽車(chē)等領(lǐng)域很重要，但對(duì)電網(wǎng)規(guī)模的能源存儲(chǔ)卻不是那么重要。在能量密度方面的讓步，可能意味著更低的成本。

在壽命上，工廠通常喜歡那些只需要按時(shí)維護(hù)，就可以使用幾十年的設(shè)備。但鋰離子電池通常需要每 5-10 年更換一次，這可能會(huì)很昂貴。

熱鹽能做什么？

由于鋰離子電池不能完全滿(mǎn)足我們未來(lái)的能源存儲(chǔ)需求，許多人都在積極尋找另一種存儲(chǔ)能源的方法。在過(guò)去的一年里，我們看到了鐵-空氣電池、鐵液流電池、塑料電池，甚至還有一家使用壓縮二氧化碳儲(chǔ)存能源的初創(chuàng)公司。

現(xiàn)在，讓我們來(lái)看看一家初創(chuàng)公司是如何使用“超高溫鹽（熔融鹽）”來(lái)儲(chǔ)存能量的。

熔融鹽，即鹽的熔融態(tài)液體。Ambri 是一家位于美國(guó)波士頓地區(qū)的初創(chuàng)公司，目前正在用鈣和銻制造熔鹽電池。

該公司最近宣布了一個(gè)為微軟數(shù)據(jù)中心部署能源存儲(chǔ)業(yè)務(wù)的試點(diǎn)項(xiàng)目。2021 年它籌集了超過(guò) 1.4 億美元來(lái)發(fā)展其制造能力。

圖 | Ambri 的熔融鹽電池有一個(gè)金屬午餐盒那么大，可以串在一起變成一個(gè)更大的儲(chǔ)能系統(tǒng)（來(lái)源：AMBRI）

該公司表示，其技術(shù)在其使用壽命周期內(nèi)可能比等效的鋰離子系統(tǒng)便宜 30-50%。熔融鹽電池的效率也可以超過(guò) 80%，這意味著在給電池充電時(shí)，損失的能量會(huì)更少。

Ambri 成立于 2010 年，來(lái)自于麻省理工學(xué)院材料化學(xué)名譽(yù)教授唐納德·薩多威（Donald Sadoway）實(shí)驗(yàn)室研究成果的轉(zhuǎn)化。該公司的創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官大衛(wèi)·布拉德韋爾（David Bradwell）說(shuō)，其目標(biāo)是為固定存儲(chǔ)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)一種低成本的產(chǎn)品。

他們的創(chuàng)業(yè)靈感來(lái)自于一個(gè)意想不到的地方：鋁的生產(chǎn)。利用與鋁冶煉類(lèi)似的化學(xué)反應(yīng)，該團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的、低成本的儲(chǔ)能系統(tǒng)。但把這個(gè)概念變成一個(gè)真正的產(chǎn)品并不是那么簡(jiǎn)單。

事實(shí)證明，他們最初生產(chǎn)的鎂和銻基化學(xué)物質(zhì)是很難制造的。2015 年，在電池的密封件持續(xù)出現(xiàn)問(wèn)題后，Ambri 解雇了四分之一的員工，并重新開(kāi)始規(guī)劃研究工作。

2017 年，該公司轉(zhuǎn)向了一種電池制備的新方法，使用鈣和銻。布拉德韋爾說(shuō)，這種新的化學(xué)方法依賴(lài)于更便宜的材料，而且制造起來(lái)更簡(jiǎn)單。

自轉(zhuǎn)換思路以來(lái)，該公司解決了技術(shù)問(wèn)題，并在商業(yè)化方面取得了進(jìn)展。它不僅通過(guò)了第三方安全測(cè)試，還簽署了第一批商業(yè)合同，其中包括與微軟的合作。

圖 | Ambri 為微軟打造的儲(chǔ)能系統(tǒng)（來(lái)源：Ambri）

這家初創(chuàng)公司未來(lái)仍面臨重大挑戰(zhàn)。這些電池必須在超過(guò) 500 攝氏度的高溫下運(yùn)行，這限制了制造它們的材料。

從一個(gè)午餐盒大小的電池單元，升級(jí)到集裝箱大小的巨大電池組系統(tǒng)，可能會(huì)給系統(tǒng)控制和物流帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。

此外，正如布拉德韋爾所說(shuō)，在現(xiàn)實(shí)世界中部署產(chǎn)品意味著“處理現(xiàn)實(shí)世界中發(fā)生的未知事情”。從雷擊到嚙齒動(dòng)物，許多因素都會(huì)破壞新的電池系統(tǒng)。

在過(guò)去的十年里，至少有一件事發(fā)生了變化：市場(chǎng)。布拉德韋爾說(shuō)，在過(guò)去投資者甚至是普通的觀察人士，都會(huì)質(zhì)疑是否有人需要能源儲(chǔ)存方案。而現(xiàn)在，唯一的問(wèn)題似乎是這個(gè)行業(yè)能發(fā)展得多快。

Ambri 和其他新的電池廠商需要時(shí)間來(lái)擴(kuò)大制造規(guī)模，并證明它們到底負(fù)擔(dān)得起的現(xiàn)有電池替代方案。

支持：Ren

原文：

https://www.technologyreview.com/2022/11/17/1063391/super-hot-salt-battery/

關(guān)鍵詞： MIT校友創(chuàng)辦熔融鹽電池公司 能替代鋰電池嗎 可再生能源 鈉離子電池 鋰離子電池