鋰電池何以主導(dǎo)未來(lái)儲(chǔ)能市場(chǎng)

從飛輪儲(chǔ)能技術(shù)到液流電池技術(shù)，許多電池替代品都未能取得更大的成功，而鋰離子電池的應(yīng)用越來(lái)越多。

鋰電池已經(jīng)在電池市場(chǎng)上占據(jù)了壓倒性的領(lǐng)先地位，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的技術(shù)可能難以趕上。隨著計(jì)劃中的新鋰離子電池生產(chǎn)工廠在未來(lái)五年內(nèi)上線運(yùn)營(yíng)，這種領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)將會(huì)擴(kuò)大。

中國(guó)、美國(guó)、泰國(guó)等國(guó)家新建的電池工廠大量生產(chǎn)的電池將會(huì)進(jìn)一步壓低價(jià)格，自2010年以來(lái)，鋰電池價(jià)格已經(jīng)暴跌了85%。而投資建設(shè)和運(yùn)營(yíng)電池生產(chǎn)工廠的數(shù)十億美元將不斷改進(jìn)鋰電池技術(shù)，而不是采用其他電池技術(shù)提供強(qiáng)大的動(dòng)力。

許多初創(chuàng)企業(yè)現(xiàn)在專注于鋰電池的技術(shù)升級(jí)?！拔覀冋J(rèn)為鋰電池的發(fā)展不會(huì)受到干擾?！?strong>Ionic Materials公司許可和戰(zhàn)略高級(jí)主管Erik Terjesen表示。Terjesen公司總部位于馬薩諸塞州，是幾家致力于開(kāi)發(fā)和完善固態(tài)電池技術(shù)的公司之一。

但I(xiàn)onic Materials公司的設(shè)計(jì)并不是取代鋰電池，而是進(jìn)行改進(jìn)。相反，該公司設(shè)計(jì)的聚合物電解質(zhì)可以在現(xiàn)有鋰電池內(nèi)應(yīng)用。這意味著電池生產(chǎn)工廠可以在不用增加新設(shè)備的情況下使用它?！翱紤]到在鋰電池上的所有投資，我們不相信人們放棄這種電池技術(shù)，并重新開(kāi)始開(kāi)發(fā)?！盩erjesen說(shuō)。

全球第一款鋰電池由埃克森美孚公司一名研究員于20世紀(jì)70年代發(fā)明，1991年由索尼公司實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，至今已經(jīng)應(yīng)用了幾十年。鋰電池的工作原理是通過(guò)液體電解質(zhì)輸送帶電荷的鋰原子或離子，在正極和負(fù)極之間流動(dòng)。并采用正極鈷、鎳和錳中的不同材料增加儲(chǔ)能容量。最初出現(xiàn)在消費(fèi)者電子產(chǎn)品（如移動(dòng)電話）中的產(chǎn)品現(xiàn)在可以應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)中，并在電網(wǎng)中應(yīng)用。

彭博新能源財(cái)經(jīng)儲(chǔ)能研究主管Logan Goldie-Scot說(shuō)：“鋰電池用途廣泛，因此當(dāng)其成本變得更低時(shí)，就會(huì)開(kāi)辟更多的需求領(lǐng)域?！备鶕?jù)該公司的調(diào)查數(shù)據(jù)，鋰離子電池組的價(jià)格在2010年平均為每千瓦時(shí)1160美元，2018年降至每千瓦時(shí)176美元，2024年可能降至100美元以下。鋰離子電池價(jià)格持續(xù)下跌以及業(yè)績(jī)改善可能會(huì)開(kāi)辟新市場(chǎng)。

有些人并不相信鋰電池可以做到這一切。一些汽車(chē)生產(chǎn)廠商希望開(kāi)發(fā)一種突破性的技術(shù)，這種技術(shù)能夠使遠(yuǎn)程電動(dòng)汽車(chē)充電行駛500英里，這最終會(huì)說(shuō)服有所疑慮的消費(fèi)者，這樣不會(huì)讓電動(dòng)汽車(chē)在路上耗盡電能。

例如，豐田汽車(chē)公司在固態(tài)電池方面擁有的專利和專利申請(qǐng)比其他任何公司都要多，并且已經(jīng)投資139億美元開(kāi)發(fā)其電池業(yè)務(wù)。

更多地儲(chǔ)存可再生能源需要更好的電池技術(shù)。盡管像特斯拉公司和Dynegy公司等廠商已經(jīng)開(kāi)始將鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)，但這些儲(chǔ)能系統(tǒng)通常最多能只供電4個(gè)小時(shí)。

美國(guó)前能源部長(zhǎng)Ernest Moni在今年2月接受行業(yè)媒體采訪時(shí)說(shuō)，短期的儲(chǔ)能系統(tǒng)不會(huì)有助于整合大量的可再生能源。

Moniz說(shuō)，“這些儲(chǔ)能系統(tǒng)不能持續(xù)提供一天、一周、一個(gè)月、一個(gè)季度的電力，這是需要開(kāi)發(fā)不同電池技術(shù)的原因?！彼罱鼌⑴c撰寫(xiě)了一份報(bào)告，呼吁在電池方面進(jìn)行更多的研究投資。

從飛輪儲(chǔ)能技術(shù)到液流電池技術(shù)，許多電池替代品都未能取得更大的成功，而鋰離子電池的應(yīng)用越來(lái)越多。加利福尼亞州的Primus Power公司開(kāi)發(fā)的液流電池可以產(chǎn)生25kW的電力，持續(xù)供電5個(gè)小時(shí)。

該公司首席執(zhí)行官Tom Stepien表示，對(duì)當(dāng)前設(shè)計(jì)的改進(jìn)可以將供電時(shí)間提高到7到8小時(shí)。當(dāng)需要更多電力時(shí)，液流電池可以通過(guò)采用更多的液體電解質(zhì)實(shí)現(xiàn)。

Stepien比喻說(shuō)，“可以說(shuō)，鋰電池是短跑運(yùn)動(dòng)員，而液流電池是馬拉松運(yùn)動(dòng)員?！钡玈tepien承認(rèn)難以說(shuō)服潛在客戶采用并不那么熟悉的電池技術(shù)。

到目前為止，PrimusPower公司已經(jīng)部署了30個(gè)液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，主要是在過(guò)去三年中部署的。Stepien說(shuō)，“鋰電池更容易部署應(yīng)用，而且每個(gè)用戶都會(huì)這么做?！?/p>

長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能吸引了那些堅(jiān)持認(rèn)為鋰離子電池有重大改進(jìn)空間的企業(yè)家，而不僅僅是增量收益。

Sila納米技術(shù)公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Berdichevsky說(shuō)，該公司開(kāi)發(fā)的技術(shù)可以將鋰離子電池的儲(chǔ)能提高20%或更多。

“我認(rèn)為鋰離子電池可以主導(dǎo)儲(chǔ)能市場(chǎng)間，但必須進(jìn)入新的化學(xué)領(lǐng)域來(lái)做到這一點(diǎn)?！彼f(shuō)。

Sila公司開(kāi)發(fā)的硅基粉末可以制成鋰電池負(fù)極。在原子水平上，硅可以比石墨中的碳容納更多的鋰，石墨是最常見(jiàn)的陽(yáng)極材料，這意味著使用Sila產(chǎn)品的電池可以儲(chǔ)存更多能量。迄今為止，該公司已投資了約1.25億美元，并與寶馬集團(tuán)建立了合作伙伴關(guān)系，以開(kāi)發(fā)該技術(shù)。

Berdichevsky表示，任何一個(gè)提供完全不同的電池架構(gòu)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手都將很難進(jìn)入市場(chǎng)，因?yàn)殡姵刂圃焐绦陆艘恍┕S，并且電池成本繼續(xù)下降。

根據(jù)據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)的調(diào)查，在電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)量增加的推動(dòng)下，全球鋰離子電池生產(chǎn)能力在過(guò)去五年中幾乎翻了三番?，F(xiàn)在的容量為302.2GWh，另有603.8 GWh的電池工廠廠計(jì)劃在未來(lái)五年內(nèi)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。

Berdichevsky說(shuō)，“電池生產(chǎn)規(guī)模的效率和規(guī)模令人難以置信。這是一項(xiàng)很多的投資，我們可以開(kāi)發(fā)和駕馭這些技術(shù)，我相信鋰離子電池將會(huì)擁有更光明未來(lái)?！?/p>