鋰電池何以主導未來儲能市場

從飛輪儲能技術到液流電池技術，許多電池替代品都未能取得更大的成功，而鋰離子電池的應用越來越多。

鋰電池已經(jīng)在電池市場上占據(jù)了壓倒性的領先地位，競爭對手的技術可能難以趕上。隨著計劃中的新鋰離子電池生產(chǎn)工廠在未來五年內(nèi)上線運營，這種領先優(yōu)勢將會擴大。

中國、美國、泰國等國家新建的電池工廠大量生產(chǎn)的電池將會進一步壓低價格，自2010年以來，鋰電池價格已經(jīng)暴跌了85%。而投資建設和運營電池生產(chǎn)工廠的數(shù)十億美元將不斷改進鋰電池技術，而不是采用其他電池技術提供強大的動力。

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

但Ionic Materials公司的設計并不是取代鋰電池，而是進行改進。相反，該公司設計的聚合物電解質可以在現(xiàn)有鋰電池內(nèi)應用。這意味著電池生產(chǎn)工廠可以在不用增加新設備的情況下使用它?！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，并重新開始開發(fā)?！盩erjesen說。

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70年代發(fā)明，1991年由索尼公司實現(xiàn)商業(yè)化，至今已經(jīng)應用了幾十年。鋰電池的工作原理是通過液體電解質輸送帶電荷的鋰原子或離子，在正極和負極之間流動。并采用正極鈷、鎳和錳中的不同材料增加儲能容量。最初出現(xiàn)在消費者電子產(chǎn)品（如移動電話）中的產(chǎn)品現(xiàn)在可以應用在電動汽車中，并在電網(wǎng)中應用。

彭博新能源財經(jīng)儲能研究主管Logan Goldie-Scot說：“鋰電池用途廣泛，因此當其成本變得更低時，就會開辟更多的需求領域。”根據(jù)該公司的調查數(shù)據(jù)，鋰離子電池組的價格在2010年平均為每千瓦時1160美元，2018年降至每千瓦時176美元，2024年可能降至100美元以下。鋰離子電池價格持續(xù)下跌以及業(yè)績改善可能會開辟新市場。

有些人并不相信鋰電池可以做到這一切。一些汽車生產(chǎn)廠商希望開發(fā)一種突破性的技術，這種技術能夠使遠程電動汽車充電行駛500英里，這最終會說服有所疑慮的消費者，這樣不會讓電動汽車在路上耗盡電能。

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

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

美國前能源部長Ernest Moni在今年2月接受行業(yè)媒體采訪時說，短期的儲能系統(tǒng)不會有助于整合大量的可再生能源。

Moniz說，“這些儲能系統(tǒng)不能持續(xù)提供一天、一周、一個月、一個季度的電力，這是需要開發(fā)不同電池技術的原因?！彼罱鼌⑴c撰寫了一份報告，呼吁在電池方面進行更多的研究投資。

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

該公司首席執(zhí)行官Tom Stepien表示，對當前設計的改進可以將供電時間提高到7到8小時。當需要更多電力時，液流電池可以通過采用更多的液體電解質實現(xiàn)。

Stepien比喻說，“可以說，鋰電池是短跑運動員，而液流電池是馬拉松運動員?！钡玈tepien承認難以說服潛在客戶采用并不那么熟悉的電池技術。

到目前為止，PrimusPower公司已經(jīng)部署了30個液流電池儲能系統(tǒng)，主要是在過去三年中部署的。Stepien說，“鋰電池更容易部署應用，而且每個用戶都會這么做。”

長時儲能吸引了那些堅持認為鋰離子電池有重大改進空間的企業(yè)家，而不僅僅是增量收益。

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

“我認為鋰離子電池可以主導儲能市場間，但必須進入新的化學領域來做到這一點。”他說。

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

Berdichevsky表示，任何一個提供完全不同的電池架構的競爭對手都將很難進入市場，因為電池制造商新建了一些工廠，并且電池成本繼續(xù)下降。

根據(jù)據(jù)彭博新能源財經(jīng)的調查，在電動汽車產(chǎn)量增加的推動下，全球鋰離子電池生產(chǎn)能力在過去五年中幾乎翻了三番?，F(xiàn)在的容量為302.2GWh，另有603.8 GWh的電池工廠廠計劃在未來五年內(nèi)開通運營。

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