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比锂电便宜80倍!国产铁基电池,带来储能新希望

最近一段时间,一项来自国内科研圈的成果,在网络上引发大量讨论。中国科学院金属研究所的科研团队,研发出一款碱性全铁液流电池,实验室数据显示,原材料成本远低于锂电池,循环寿命折算下来最高可达16年,相关研究成果已经刊登在国际知名能源学术期刊上面。很多网友看到消息之后,第一反应就是,以后手机、电动车,是不是都可以用上这款便宜又耐用的铁基电池?今天咱们就用大白话,把这项新技术讲明白,哪些地方是亮点,又存在哪些现实短板,距离走进老百姓生活还有多远。


先说说我们熟悉的锂电池,现在几乎填满了生活的方方面面。手机、平板、新能源汽车,还有很多大型储能电站,都离不开锂电池。但锂电池有绕不开的现实烦恼。生产锂电池,离不开锂、钴、镍这类金属原材料,这些矿产资源分布集中,价格波动起伏很大,国际市场稍有风吹草动,原材料就会涨价,直接拉高电池的整体成本。

而且普通锂电池是有寿命天花板的。咱们日常使用的手机,用两三年之后就会明显感觉电池不耐用,续航大打折扣。新能源汽车的动力电池,正常使用几年之后,续航也会出现衰减。同时锂电池属于有机电解液体系,一旦出现穿刺、高温,就有热失控起火的安全隐患,大型储能电站,对安全的要求更是严苛。

正是看到锂电池这些痛点,全世界科研人员,都在不停寻找更加平价、安全、长寿的替代储能方案。这一次中科院金属研究所推出的铁基电池,核心原材料用的就是随处可见的铁。铁在地壳里面储量巨大,开采简单,价格十分低廉,作为原材料,成本对比锂能够大幅降低,这也是“比锂电池便宜80倍”说法的来源,这里特指核心活性物质原料的对比,不是整套电池系统直接按80倍降价,这点大家一定要分清,不要被网络上夸张的说法误导。

很多人会疑惑,铁不是很早就存在吗,为什么过去没有做成好用的电池?其实铁基液流电池的构想几十年前就被提出来了,但一直卡在技术难关上。过去的铁基电池,铁离子在电解液里面很容易发生化学反应,产生沉淀杂质,离子还会到处乱窜,用不了多少次充放电,电池容量就快速垮掉,根本没办法长期稳定工作,这也是该技术迟迟不能落地商用的拦路虎。

而这次国内科研团队,做的最大突破,就是设计出一套双配体螯合电解液体系。简单打个比方,就是给容易“捣乱”的铁离子,穿上一层特殊分子防护服。一方面用刚性分子骨架包裹住铁离子,避免它发生反应析出沉淀;另一方面依靠电荷排斥,阻止离子随意穿过隔膜乱跑。双重防护之下,实验室原型电池完成6000次深度充放电循环,容量几乎没有衰减,库仑效率表现优秀。如果按照每天完整充放电一次来折算,理论使用寿命可以达到16年左右。

很多朋友看到这里满心期待,是不是再过两年,我们买电动车,就能换上这款铁基电池,买车成本直接打对折?这里要给大家泼一盆理性的冷水,这款铁基液流电池,目前并不适合手机、新能源汽车这类移动设备。

它属于液流电池,电能是储存在大容量的液体电解液储罐当中,想要储存同等的电量,铁基电池需要占用的体积,远远大于锂电池。能量密度是它的硬伤,个头会做得非常庞大。电动车底盘空间有限,手机更是追求轻薄小巧,这么大体积的电池,根本装不进去。所以大家不用盼着它装在车上跑,它的主战场不在消费电子和汽车赛道。

它真正能够大展拳脚的,是固定式大规模储能场景。现在我们国家大力发展风电、光伏发电,风能和太阳光不是时时刻刻都稳定,刮风、日照的强弱随时变化,发出来的电能就会忽高忽低。如果没有大容量储能设备把多余的电存起来,风电光伏的电力就很难充分利用,电网也容易出现波动。

铁基电池刚好适配这类场景。建在地面的储能电站,不怕体积大,更看重安全、低成本、超长服役年限。这款电池采用水系电解液,本身不可燃,从根源规避热失控爆炸风险,十几年不用频繁更换,后期维护开销很低。除了风光配套储能电站之外,海岛独立微电网、大型数据中心备用电源、工商业园区储能调峰,都是它未来可以发力的方向。

当然我们也要客观看待,亮眼的实验室数据,不等于马上就能走进现实大规模普及。实验室环境条件稳定,温度、电流全部处于理想状态。一旦放到户外电站,要经历严寒酷暑、风雨天气,真实工况复杂多变,实际的使用寿命、系统整体成本,和实验室测试结果会存在一定差距。

目前该技术还处在从实验室原型,走向商业化筹备的过渡阶段。后续还要解决整套系统集成、配套产业链建设、生产工艺优化、降低配件成本等一连串现实难题。从做出一小块实验室电池样品,到建成兆瓦级大型储能电站示范项目,再到大规模量产铺开,中间还有很长的路要走,还有不少技术关卡需要科研人员和企业一点点攻克。

不少网友会问,这项技术对咱们普通老百姓,到底会带来什么改变?它不会直接改变我们买手机、买车的价格,但是会间接影响千家万户的用电。如果未来铁基储能技术实现成熟商用,大规模铺开建设储能电站,就可以更好消纳风电光伏的绿色电力,助力电网平稳运行,长远来看,对于稳定用电成本、提升供电可靠性都有积极意义。同时原材料全部依托国内储量充足的铁资源,降低对海外稀缺矿产的依赖,对于国家能源安全,同样具备重要价值。

新能源赛道从来不是某一款技术彻底打败另一款技术。锂电池不会因为铁基电池出现就被淘汰,两者更多是互补关系。锂电池擅长小巧、高能量密度的移动场景;而铁基电池瞄准大型固定储能市场,各自发挥自己的优势,一起完善我们整个储能产业。科学技术的进步,本身就是不断迭代试错的过程,实验室的每一次突破,都是未来美好生活的铺垫。

科技改变生活,愿我们国家能涌现越来越多自主研发的硬核技术,给普通人带来实实在在的红利。对于这款国产铁基电池,你看好它未来的商业化前景吗?

免责声明:本文内容仅为科普信息,部分数据来源于实验室公开研究成果,不代表商用落地效果,不构成任何投资建议,仅供大家参考阅读。